Procédé de soudage à l'état solide :principe, types, application, avantages et inconvénients

Aujourd'hui, nous allons découvrir le principe du procédé de soudage à l'état solide, les types, l'application, les avantages et les inconvénients. Les procédés de soudage à l'état solide sont les procédés de soudage dans lesquels aucune chaleur externe n'est appliquée et l'assemblage de la pièce à usiner a lieu à l'état solide. Dans ces procédés de soudage, aucun métal d'apport n'est utilisé et le soudage n'implique pas l'état fondu du matériau de base ou du matériau d'apport. La formation de la soudure a lieu en raison du processus de diffusion intermoléculaire dans lequel les molécules d'interface des pièces s'écoulent d'une région à haute concentration vers une région à faible concentration en raison de la pression appliquée. Certaines méthodes sont utilisées pour produire de la chaleur qui accélère le processus de diffusion au niveau des surfaces de contact. Ce type de processus de soudage n'affecte pas les propriétés mécaniques ou physiques du matériau de base, ils sont donc largement utilisés dans les applications industrielles. Ce sont des processus d'assemblage idéaux pour les matériaux sensibles à la chaleur.

Procédé de soudage à l'état solide :

Principe :

Le processus d'assemblage principalement métallique est classé en deux types. Le premier est le processus de soudage à l'état liquide dans lequel les pièces métalliques sont chauffées jusqu'à leur température de fusion et le joint métal sur métal se forme en raison de la solidification des pièces fondues ensemble. Parfois, ce processus utilise un matériau de remplissage qui est fondu avec le matériau de base et permet la solidité, ce qui crée un joint solide et permanent. L'autre est le processus de soudage à l'état solide dans lequel aucun état fondu ou liquide n'est impliqué et le processus d'assemblage du métal a lieu en raison de l'application d'une haute pression à l'état solide. Le joint métal à métal se forme en raison du processus de diffusion intermoléculaire au niveau des surfaces d'interface. C'est le principe de base de celui-ci.

Types :

Nous avons discuté du principe de base des procédés de soudage à l'état solide. Tous les procédés de soudage à l'état solide fonctionnent sur le même principe, mais la méthode d'application de la pression et de la chaleur est différente dans tous ces procédés. Selon l'application de l'énergie, ce procédé de soudage peut être classé dans les types suivants.

Soudure forgée :

Le soudage à la forge fonctionne sur le principe de base du forgeage. Dans ce type de soudage processus, les deux plaques de soudage chauffées simultanément bien en dessous de sa température de fusion. Cet échauffement déforme plastiquement les pièces. Maintenant, un martelage répété sur ces plaques appliquées ensemble. Ce martelage démarre le processus de diffusion entre les plaques et se répète en continu jusqu'à ce que l'ensemble du joint soit créé. Il était utilisé pour souder du fer ou voler des pièces de travail dans l'Antiquité.

Soudage par friction :

Comme son nom l'indique, ce soudage utilise la chaleur de friction pour accélérer le processus de diffusion. Dans ce type de soudage, une pièce en rotation est mise en contact avec une pièce stable. En raison de la force de friction élevée sur les surfaces de contact, une grande quantité de chaleur est générée. Le frottement est appliqué jusqu'à ce que la forme plastique à la surface de l'interface soit atteinte. Après ce processus de chauffage, une force de pression en augmentation continue est appliquée sur ces pièces jusqu'à ce que l'ensemble du joint soit formé. Ce soudage est principalement utilisé pour assembler des barres d'acier, des tubes, etc. L'un des types de soudage par friction les plus importants est le soudage par friction-malaxage dans lequel, un outil rotatif non consommable est utilisé pour appliquer le frottement des plaques de soudage.

Soudage par ultrasons :

Le soudage par ultrasons est également un procédé de soudage à l'état solide dans lequel l'énergie des ondes ultrasonores est utilisée pour assembler deux pièces. Dans ce processus, les vibrations ultrasonores créent un cisaillement dynamique entre les surfaces d'interface. Cela créera une déformation plastique locale et un frottement entre les plaques qui sont utilisés pour créer un joint au niveau de la pièce d'interface.

Soudure explosive :

Cette soudure utilise une énergie explosive pour assembler deux plaques. Dans ce processus, les deux plaques de soudage sont placées l'une sur l'autre de sorte que la surface de soudage soit en contact l'une avec l'autre. Maintenant, une plaque tampon est placée sur la surface supérieure de la plaque de soudage qui protège les plaques de soudage contre la force d'impact élevée de l'explosif. L'explosif est placé sur la plaque tampon. Au début de l'explosion, une onde de haute pression se génère qui déforme plastiquement la surface d'interface des plaques de soudage et forme une liaison métallurgique entre ces plaques. Ce joint est plus résistant que le matériau d'origine. Il est principalement utilisé pour souder une grande zone de soudage.

Liaison de diffusion :

Flux moyen de diffusion de tout matériau d'une région à forte concentration vers une région à faible concentration. C'est le principe de base de la liaison par diffusion. Dans cette méthode de soudage, les deux plaques de soudage sont placées l'une sur l'autre en présence d'une pression et d'une température élevées pendant une longue période. Cette haute pression amorce la diffusion entre les surfaces d'interface des plaques de soudage. Cette diffusion s'accélère par la température élevée qui est bien inférieure à la température de fusion des plaques de base. Aucun état fondu n'intervient dans ce type de soudage et le joint de soudure se forme à l'état solide pur.

Application :

Les soudures à l'état solide sont utilisées partout dans les industries mécaniques. Il est largement utilisé dans les industries aérospatiales et marines pour les travaux de structure. Il est largement utilisé dans l'automobile industries pour la plupart des travaux de fabrication. Soudage à l'explosif utilisé pour joindre une grande plaque de soudage qui ne peut pas être possible ou non économique par d'autres méthodes comme le soudage à l'arc ou soudage au gaz. Le soudage par friction est utilisé pour assembler des tubes, des arbres, etc. Ces processus sont également utilisés pour assembler des matériaux différents utilisés dans diverses industries. Piston hydraulique, bielle, ligne de transmission , bagues de roulement de camion, arbre de pompe, engrenage levier, foret, etc. sont soudés par friction.

Avantages et inconvénients :

Avantages :

• Le soudage à l'état solide peut être facilement automatisé.
• Cela produit un joint à haute résistance sans appliquer de chaleur externe.
• Ils sont utilisés pour souder des matériaux similaires et différents.
• Fournit une bonne finition de surface.
• Ils n'utilisent aucun métal d'apport ou flux comme ceux utilisés dans le soudage à l'arc.
• La plupart du temps, ces processus n'affectent pas les propriétés des matériaux parents.

Inconvénients :

• Coût d'équipement élevé ou coût d'installation.
• La préparation de la soudure est plus critique.
• Des montages compliqués et spéciaux sont nécessaires pour différents processus.
• La plupart du temps, ces processus ne peuvent pas être utilisés pour la production de masse en raison de la lenteur de la vitesse de soudage.

Il s'agit du principe du procédé de soudage à l'état solide, du fonctionnement, des types, de l'application, des avantages et des inconvénients. Si vous avez des questions concernant cet article, demandez en commentant. Si vous aimez cet article, n’oubliez pas de le partager sur vos réseaux sociaux. Abonnez-vous à notre site Web pour des articles plus intéressants. Merci de l'avoir lu.