L'énergie thermique peut être obtenue en faisant tourner une pièce tandis que la seconde est à l'arrêt, ou en tournant dans le sens opposé. De plus, les pièces doivent être simultanément pressées les unes contre les autres avec une force constante ou croissante du début à la fin. Le processus se termine par un renversement et un arrêt rapide de la partie tournante.
En comparaison, par exemple, avec le soudage bout à bout électrique, le procédé basé sur la friction présente un certain nombre d'avantages opérationnels :
- les coûts énergétiques sont considérablement réduits ;
- le joint soudé est toujours fiable, puisqu'il dépend uniquement des caractéristiques thermophysiques des produits à souder ;
- aucune préparation particulière n'est nécessaire pour le raccordement du joint, car le tartre, la rouille, la graisse et la graisse brûlent ou sont évacués en un éclair au début du processus ;
- la qualité de la connexion n'est pas affectée même en cas de violation du parallélisme des pièces jusqu'à des angles de 6±1 degrés ;
- absence de facteurs négatifs sous forme de rayonnement ultraviolet et d'émissions de gaz nocifs ;
- simplicité des équipements technologiques, facilement accessible à l'entretien de routine, à la mécanisation et à l'automatisation.
Procédé de soudage par friction sur tour
Soudage de tiges d'acier
Dans le mandrin et la poupée de la machine, nous fixons une tige métallique dont le diamètre doit être supérieur à 3,5 mm, mais inférieur à 200 mm. Ils peuvent être aussi bien en acier, en aluminium, en cuivre, en bronze ou en différents métaux :
- acier et aluminium;
- acier et cuivre;
- aluminium et bronze, etc.
Les combinaisons de matériaux peuvent être très différentes, même celles qui ne peuvent pas être soudées de la manière habituelle. Il n'y a aucune restriction à cet égard pour le soudage par friction.
Dans notre cas, nous fixons la tige dans la poupée à l'aide de trois boulons vissés dans les trous du mandrin, régulièrement espacés sur la circonférence à 120 degrés. Avec leur aide, nous effectuons l'alignement par rapport à la tige serrée dans le mandrin en serrant ou desserrant l'un ou l'autre boulon.
Nous amenons la poupée jusqu'à ce que les tiges s'arrêtent bout à bout et la fixons ou la maintenons à la main afin d'augmenter la force de serrage pendant le processus de soudage, ce qui est requis par la technologie de cette méthode de soudage.
Nous allumons la machine, ce qui fait que la tige serrée dans le mandrin de la machine commence à tourner. Dans notre cas, la tige fixée dans la poupée est immobile, mais en principe elle peut tourner dans le sens inverse, ce qui réduirait le temps de traitement.
On verra bientôt des couleurs ternies partant du point de contact des tiges et s'étalant le long de celles-ci dans des directions opposées, signe direct de l'échauffement rapide du métal par frottement.
Après un court laps de temps, le métal dans la zone de contact brillera vivement et commencera à être expulsé sous la forme d'une formation annulaire au-delà des dimensions des tiges.Cet anneau contiendra également des bavures : calamine, graisse imbrûlée, inclusions solides non métalliques, etc.
Au moment de la lueur la plus brillante au point de contact, la machine doit être éteinte brusquement pour que le métal des deux tiges se fige. Parallèlement, si la poupée n'est pas sécurisée, il est nécessaire d'augmenter progressivement la pression sur celle-ci afin de compenser le volume de métal déplacé dans la zone de contact et d'obtenir une connexion plus solide et de meilleure qualité.
Après avoir attendu que la lueur s'arrête (et c'est le signe que le métal est complètement pris), vous pouvez desserrer les boulons de fixation et retirer la poupée. Il ne reste plus qu'à vérifier la qualité du soudage par friction.
Pour ce faire, rallumez la machine et détectez un léger faux-rond de la tige soudée - conséquence d'un alignement imprécis lors de l'installation au début. Ce défaut peut être éliminé en tournant et en éliminant les bavures extrudées dans la zone de contact.
Une pénétration plus profonde du métal montre qu'aucune particularité n'est visible dans la zone de soudage des deux tiges. Il semble que ce ne soit pas le point de contact entre deux tiges, mais le corps de l’une d’elles.
Nous effectuons le contrôle qualité suivant du soudage par friction. Nous serrant les tiges ainsi reliées dans un étau et utilisons un disque de meuleuse pour créer une « étagère » dans la zone de contact, et encore une fois nous sommes convaincus de l'homogénéité du métal, ce qui indique également la qualité du soudage.
Connexion par boulon
Le soudage par friction peut être utilisé pour assembler des têtes et des boulons produits en série. Le processus n'est pas différent du processus avec des tiges : un boulon est serré dans le mandrin de la machine, l'autre dans la poupée.
A l'aide de ces derniers, les boulons sont mis en contact avec les têtes, et la machine démarre. Il est également nécessaire d'augmenter la force de serrage et de saisir le moment du soudage afin d'éteindre le variateur à temps.
Le soudage par friction peut être utilisé pour assembler des matériaux difficiles ou impossibles à souder avec d'autres types : acier et aluminium, aciers austénitiques et perlitiques. Il peut également être utilisé pour assembler facilement des pièces en plastique.
Les calculs et la pratique utilisant l'assemblage par friction démontrent que cette méthode est mieux adaptée aux pièces dont le diamètre est compris entre 6 et 100 mm. Les baguettes de soudage d'un diamètre supérieur à 200 mm ne sont pas économiquement rentables, car le processus nécessitera plus de puissance (0,5 mille kW) et de force axiale (3 × 106 N). Il ne sera pas possible de relier des bielles d'un diamètre inférieur à 3,5 mm par cette méthode en raison de la nécessité de fournir des régimes élevés (200 tr/min) et de la difficulté de déterminer quand arrêter le variateur.
