Soudage par friction malaxage

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Principe

Le soudage par friction malaxage (« Friction Stir Welding ») est un procédé de soudage à l’état solide inventé en 1992 par Wayne Thomas du TWI (The Welding institute). Son principe est le suivant :
Alors que les 2 plaques à assembler sont solidement maintenue l’une contre l’autre, un outil en rotation constitué d’un pion et d’un épaulement est enfoncé dans la matière à l’interface des 2 plaques. La force appliquée continuellement, combinée à la rotation de l’outil entraine un échauffement de la matière créé par friction et déformation plastique. La matière est alors à l’état pâteux. L’outil peut alors suivre le joint à soudé et la matière, brassée par la rotation de l’outil s’écoule de l’avant vers l’arrière de l’outil pour former le joint soudé. Pour obtenir de bons joints soudés, les plaques doivent être fixée solidement et un bon système de clamage est donc nécessaire.

 


Figure 1 : Principe de fonctionnement du FSW: le joint soudé est réalisé par un outil en rotation qui est composé d’un pion profilé et d’un épaulement qui est enfoncé dans la matière et qui génère la chaleur par friction avec la surface de la pièce.

 

Figure 2: Exemple de système de clamage

 


Figure 3: Fraiseuse adaptée au FSW à l’UCL

 

Figure 4: Robot 5 axes adapté au FSW au Cewac

 

Il est important de noter que les températures maximales atteintes durant le procédé sont inférieures à la température de fusion de la matière: Le procédé de soudage par friction malaxage est donc un procédé de soudage à l’état solide. C’est la raison pour laquelle les problèmes inhérents en soudure par fusion des alliages d’aluminium (comme la formation de fissures, de porosité, la diminution de résistance dans la zone affectée thermiquement) ne sont pas rencontrés en FSW. De plus, le retrait de la couche d’oxyde avant soudage de même qu’un gaz de protection n’est pas nécessaire.

L’application du FSW a été dans les premières années concentrée sur l’aluminium, principalement parce que les propriétés mécaniques de l’aluminium permettent l’utilisation d’outils en acier bon marché. Le soudage par FSW des aluminiums est maintenant bien maîtrisé et il est par exemple possible de souder des alliages des séries 2000 et 7000, ce qui est très difficile par les techniques classiques de soudage par fusion. 

Il est aujourd’hui possible d’appliquer le FSW aux alliages de titane, de cuivre, de nickel, de magnésium, les thermoplastiques, MMC’s. Le grand défi actuellement, est son application aux aciers et aciers inox et c’est principalement sur cela que portent les recherches actuelles de l’IBS dans le domaine du FSW. (voir « SteelFSW » financé par la région walonne).   
 

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