Soudage par friction

La plupart des procédés de soudage modernes reposent sur l’apport de chaleur de l’extérieur, par exemple par décharge à l’arc. Mais de la chaleur peut être générée directement dans la zone de soudage en raison du frottement entre les pièces connectées elles-mêmes.
L'énergie thermique peut être obtenue en faisant tourner une partie pendant que l'autre est à l'arrêt ou en tournant dans le sens opposé. De plus, les pièces doivent être simultanément pressées l'une contre l'autre avec une force constante ou croissante du début à la fin. Le processus se termine par un brouillon et un arrêt rapide de la pièce en rotation.
En comparaison avec, par exemple, le soudage bout à bout, un procédé basé sur le frottement présente un certain nombre d'avantages opérationnels:

• beaucoup de coûts énergétiques réduits;
• le joint soudé est toujours fiable, car il ne dépend que des caractéristiques thermophysiques des produits soudés;
• une préparation spéciale du joint à assembler n'est pas nécessaire, car les scories, la rouille, la graisse et la graisse se consument ou sont évacuées dans le grata au début du processus;
• même la violation du parallélisme des pièces à usiner jusqu'à des angles de 6 ± 1 degrés n'affecte pas la qualité de la connexion;
• l'absence de facteurs négatifs sous la forme de rayons ultraviolets et d'émissions de gaz nocifs;
• simplicité des équipements technologiques, facilement adaptable à la maintenance de routine, à la mécanisation et à l'automatisation.

Le processus de soudage par friction sur un tour

Soudure de barres d'acier

Nous fixons dans le mandrin et la poupée de la machine une barre métallique dont le diamètre doit être supérieur à 3,5 mm mais inférieur à 200 mm. Ils peuvent être en acier, en aluminium, en cuivre, en bronze ou en métaux différents:

• acier et aluminium;
• acier et cuivre;
• aluminium et bronze etc.

Les combinaisons de matériaux peuvent être très différentes, même pas soudables de la manière habituelle. Pour le soudage par friction à cet égard, il n'y a pas de restrictions.
Dans notre cas, nous fixons la barre dans la poupée à l’aide de trois boulons vissés dans les trous de la cartouche, régulièrement répartis sur la circonférence sur 120 degrés. Avec leur aide, nous effectuons un alignement par rapport à la tige bloquée dans la cartouche en serrant ou desserrant un ou plusieurs boulons.
Nous montons bout à bout la tête de lit jusqu'au bout des barres et nous la fixons ou la tenons à la main afin d'augmenter la force de serrage pendant le processus de soudage, ce qui est requis par la technologie de ce procédé de soudage.
Nous allumons la machine, ce qui fait que la tige bloquée dans le mandrin commence à tourner. Dans notre cas, la tige fixée dans la poupée est fixe, mais elle peut en principe tourner dans le sens opposé, ce qui réduirait le temps de traitement.
Bientôt, nous verrons des couleurs de décoloration qui ont commencé au point de contact des tiges et se propagent le long de celles-ci dans des directions opposées, ce qui est un signe direct de l'échauffement rapide du métal résultant du frottement.
Après un court laps de temps, le métal dans la zone de contact s'éclairera vivement et commencera à extruder sous la forme d'une formation annulaire au-delà des limites des dimensions des tiges. Il y aura également une bavure dans cet anneau: tartre, lubrifiant non brûlé, inclusions solides non métalliques, etc.
Au moment de la plus forte lueur du point de contact, la machine doit être éteinte brusquement afin que le métal puisse prendre sur deux tiges. De plus, si la poupée n'était pas fixée, il est nécessaire d'augmenter progressivement la pression sur celle-ci afin de compenser le volume du métal déplacé dans la zone de contact et d'obtenir une connexion plus solide et meilleure.
Après avoir attendu la fin de la luminescence (et ceci est un signe de saisie complète du métal), vous pouvez desserrer les boulons de fixation et retirer la poupée. Maintenant, il ne reste plus qu'à vérifier la qualité du soudage par friction.
Pour ce faire, rallumez la machine et constatez un léger battement de la tige soudée, conséquence d'un alignement incorrect lors de l'installation au début. Ce défaut est éliminé en tournant et en éliminant la bavure extrudée dans la zone de contact.
Une rainure plus profonde du métal indique qu'aucune caractéristique n'est visible dans la zone de soudure des deux tiges. Il semble que ce ne soit pas le lieu de contact des deux tiges, mais le corps de l'une d'entre elles.
Nous effectuons le contrôle de qualité suivant du soudage par friction. Nous serrons les tiges ainsi connectées dans un étau et utilisons le disque de broyage dans la zone de contact pour réaliser le «plateau». Nous sommes à nouveau convaincus de l'uniformité du métal, ce qui indique également la qualité du soudage.

Connexion de boulon

Le soudage par friction peut être utilisé pour connecter des boulons de production de masse avec des têtes. Le processus n’est pas différent de celui des tiges: un boulon est serré dans le mandrin de la machine, l’autre - la poupée.
En utilisant ce dernier, les boulons sont mis en contact par les têtes et la machine démarre. Il est également nécessaire d'augmenter la force de serrage et de saisir le moment de soudure afin d'éteindre l'entraînement à temps.
Le soudage par friction peut combiner des matériaux que d'autres types sont difficiles à souder ou pas du tout: acier et aluminium, aciers austénitiques et perlitiques. Grâce à son aide, les flans en plastique sont également facilement connectés.
Les calculs et la pratique d'utilisation du composé de frottement démontrent que cette méthode convient mieux aux pièces dont le diamètre est compris entre 6 et 100 mm. Les tiges de soudure de plus de 200 mm de diamètre ne sont pas rentables sur le plan économique, car le procédé nécessitera une puissance importante (0,5 000 kW) et une force axiale (3 × 106 N). Cela ne fonctionnera pas ainsi de connecter des tiges ayant un diamètre inférieur à 3,5 mm en raison de la nécessité d’assurer des tours élevés (200 tr / min) et de la difficulté de déterminer le moment où l’entraînement est arrêté.