L’importance de l’outillage de bridage

Un outillage de bridage est spécialement conçu et fabriqué pour maintenir les pièces pendant l’opération de soudage FSW. La qualité de la soudure dépend de la performance de cet outillage de bridage. Il remplit quatre fonctions :

1. Un backing positionné sous la pièce pour compenser la pression verticale exercée par l’opération de soudage,
2. Un bridage en Z pour éviter le soulèvement des pièces,
3. Un bridage en XY pour empêcher les pièces de glisser,
4. Un bridage en XY pour que les pièces ne s’écartent pas.

Nous allons développer ces quatre fonctions et préciser en quoi il est important que votre outillage de bridage soit performant.

Comment clamper vos pièces lors d’une opération de soudage par friction-malaxage ?

Le backing : première partie d’un outillage de bridage réussi

Lors d’une opération de soudage par friction malaxage, une force verticale est exercée sur la pièce. C’est ce que l’on appelle la force de forgeage qui est compris entre 1 et 2 kN/mm à souder. Le risque : la pièce se casse ou s’écrase sur elle-même. Deux cas de figures sont possibles. D’une part, la pièce se suffit à elle-même et est capable de supporter la force de forgeage grâce à sa conception. D’autre part, la forme de la pièce ne suffit pas à reprendre l’effort de soudage. Dans ce cas-là, il faut positionner un backing sous la pièce. Les points d’appuis entre le backing et les pièces devront être suffisamment importants pour que le backing puisse supporter l’effort de soudage à la place de la pièce. En effet, plus la surface propre en contact sera élevée plus la pression exercée sur la pièce sera diminuée.

Backing d’une pièce soudée par FSW

La matière du backing a aussi son rôle à jouer lors de l’opération de soudage FSW. En effet, le backing doit résister à la chaleur dégager par le soudage des pièces. La température de fusion du backing doit donc être bien supérieure à la température de fusion des pièces en aluminium pour éviter que les pièces ne se collent au backing et qu’il ne se dilate trop. Il faut donc faire attention à la conductivité thermique du backing qui peut fortement influencer les paramètres de soudage. Aussi, il faut que le matériau choisi soit rigide pour qu’il soit capable d’encaisser les efforts de soudage. Pour souder des pièces en aluminium, le matériau idéal pour un backing est l’acier du fait de sa rigidité et de son point de fusion qui est environ deux fois plus élevé que celui de l’aluminium et de son prix relativement faible.

Comment contrer la force longitudinale ?

En soudage par friction-malaxage, l’outil rentre dans la matière et avance. Le passage de l’outil peut donc entraîner un glissement des pièces à souder. La solution : disposer des butées pour empêcher les pièces de glisser et d’être entraînées par le mouvement de l’outil. Ces butées viennent bloquer le mouvement des pièces pendant que l’on soude et vient donc contrer la force longitudinale de l’outil FSW.

Butées d’un outillage de bridage

L’écartement des pièces : un piège à éviter lors de l’opération de soudage

Avec le backing les pièces ne peuvent pas s’écraser sur elles-mêmes et grâce aux butées, elles ne peuvent pas glisser. Cependant, les pièces peuvent encore s’écarter lors du passage de l’outil. Il faut donc les brider sur les côtés pour contrer la force transversale de l’opération de soudage. La solution : fixer des points d’arrêts sur les côtés de la pièce. Ces points d’arrêts vont bloquer le mouvement des pièces lors de l’opération de soudage.

Points d’arrêt permettant de bloquer les pièces lors de l’opération de soudage FSW

Les clampes : dernière partie d’un outillage de bridage performant

Reste un point d’attention : le soulèvement des pièces lors de l’opération de soudage. En effet, lorsque l’on soude, une force verticale est exercée sur les pièces ce qui peut entraîner un soulèvement de ces dernières. Il faut donc rajouter des clampes qui vont maintenir les pièces par le haut et toujours le plus proche du cordon de soudure car c’est à cet endroit que s’appliquent les efforts. La pression verticale exercée sur les pièces par les clampes empêchera le soulèvement des pièces vers le haut. Selon la configuration de soudage, ce dernier clamping n’est pas forcément nécessaire. Par exemple, en soudage par transparence, les clampes ne sont pas obligatoires.

Dernière étape d’un outillage de bridage : les clampes

Quels sont les différents types de outillages de bridage ?

Il existe deux grandes catégories de outillages de bridage : manuel et automatique. Les outillages de bridage manuel sont à privilégier pour les petites séries ou bien pour les prototypes. Ils sont moins coûteux que les outillages automatiques et donc préférables pour des opérations à plus faible cadence. Cependant, le développement d’un outillage de bridage est nécessaire lorsque l’on soude de plus grandes séries et est plus rentable. Il en existe deux types : les outillages pneumatiques et les outillages hydrauliques. Les outillages pneumatiques fonctionnent grâce à l’air mis sous pression ce qui permet au piston de monter ou de descendre. Pour les outillages hydrauliques, c’est le même principe mis à part que l’on remplace l’air par l’huile pour faire monter ou descendre les pistons.