Principe
Soudage par friction-malaxage

Le principe du soudage par friction-malaxage que nous nommerons ici pour simplifier FSW est représenté sur la figure 1.

Il met en œuvre un mandrin tournant qui reçoit l’outil de soudage proprement dit lequel se présente sous la forme d’un cylindre de révolution en acier à haute résistance comportant un épaulement (shoulder ) prolongé par une tige ou pointe (pin ) coaxiale active, elle-même cylindrique ou tronconique, et comportant en surface diverses sortes de reliefs.

La tête de soudage ainsi constituée est fixée sur un support qui présente l’outil en rotation sur le joint des deux tôles à souder fixées elles-mêmes sur un montage d’appui et le met ensuite en contact avec elles. La chaleur engendrée par la friction porte la matière environnante à l’état pâteux (figure 2) et permet à la tige d’y pénétrer jusqu’à l’épaulement. On commande ensuite le déplacement de l’outil le long du joint. Le métal pâteux, malaxé par la rotation de l’outil sous l’effet des reliefs qu’il comporte, flue de part et d’autre de celui-ci de façon quelque peu dissymétrique de l’avant vers l’arrière en formant la liaison des deux bords puis la soudure proprement dite après refroidissement.

L’épaulement, outre qu’il limite la pénétration, a aussi pour rôle d’empêcher le métal de fluer vers le haut.

Les phénomènes de friction et de malaxage qui se développent sont physiquement stables, les températures atteintes traduisant l’existence d’un état permanent se conservant le long du joint. Rappelons en effet que la valeur du couple nécessaire à l’entraînement de l’outil, qui en combinaison avec sa vitesse détermine la puissance délivrée, résulte directement du coefficient de viscosité de la matière et donc de sa température. Si, pour une raison quelconque, les températures devaient s’accroître, la matière affectée deviendrait moins visqueuse conduisant à une diminution du couple donc de la puissance développée. Les températures diminueraient alors pour reprendre leurs valeurs initiales.

La soudure prend place en phase solide et l’absence de fusion en fait le principal intérêt. La texture du cordon conserve les propriétés principales du matériau de base et la soudabilité...