Mounting Bracket et FSW : la performance du Friction Stir Welding en réponse à la pénurie de soudeurs

Les mounting bracket, ou les « supports de montage » sont des applications permettant de supporter différentes charges et éléments mécaniques dans de nombreux secteurs industriels. Initialement soudées à l’arc (TIG ou MIG), les mounting brackets présentent  différentes problématiques de performance technique (comme un manque de résistance mécanique ou des problèmes d’étanchéité), problématique à laquelle s’ajoute  un manque cruel de soudeurs qualifiés. Grâce aux différents produits FSW de la gamme Stirweld, nous pallions ces déficits techniques et humains en proposant des solutions faciles d’utilisation et à bas coût pour l’assemblage de mouting brackets.

Mounting bracket et soudage par friction malaxage : spécificités techniques

Le soudage par friction malaxage est une technique de soudage à l’état solide, aucun point de fusion n’est atteint puisque la déformation de la matière se fait par la rotation de l’outil FSW dans la matière. Le FSW présente de nombreux avantages pour l’assemblage des mounting brackets en aluminium, aussi bien sur le plan économique que sur le plan des performances mécaniques. De nombreux secteurs industriels se sont donc tournés vers ce nouveau procédé d’assemblage afin de souder leurs supports de montage à moindre coût et sans défaut.

supports de montage soudés FSW

Mounting bracket soudée par FSW

Des applications FSW adaptées aux secteurs de la mobilité.

Pour rappel, les « Mounting Brackets » (en français « supports de montage ») sont de simples supports de montage prenant la forme d’équerre. Ces équerres permettent de supporter différents éléments mécaniques comme des câbles, des tubes ou autres équipements mécaniques. Nous pouvons retrouver ces supports de montage dans des équipements industriels, militaires ou encore sur des engins mobiles.

Dans le secteur de la mobilité, certains critères comme le poids des composants sont primordiaux. C’est le cas pour les trains, les camions, les avions, les hélicoptères, les machines agricoles, les chars, les sous-marins, et bien d’autres encore. Afin de respecter ce critère de poids, les applications comme les mounting brackets sont réalisées en aluminium, qui est un des métaux les plus résistants et des plus légers. En effet, plus les composants d’un véhicule sont légers, plus ces derniers limiteront leur consommation en énergie et carburant.

En ce qui concerne les bateaux et les sous-marins, l’aluminium est également préféré pour limiter les risques de corrosion. L’aluminium a en effet la capacité à devenir passivable (réaction chimique sur les métaux). Ceci est dû à la réaction de l’aluminium et de l’oxygène qui forme une couche d’oxyde fine et amorphe qui permet de protéger le métal contre la corrosion.

Un double assemblage en soudage par friction malaxage (FSW) ultra résistant.

Avec des procédés de soudage tels que le soudage à l’arc (TIG/MIG) utilisés pour assembler les mounting brackets, des défauts de soudures apparaissent fréquemment. Ces défauts ont notamment un impact direct sur la résistance mécanique des applications. Grâce à un double assemblage – assemblage mécanique puis FSW – les mounting brackets soudés par FSW en aluminium bénéficient d’une grande résistance mécanique.

Les étapes d’un double assemblage de mounting bracket en soudage par friction malaxage :

 

  • Un premier assemblage mécanique est réalisé en tenon-mortaise : Le tenon-mortaise est un principe d’emboitement de deux éléments. Deux tôles d’aluminium ont ici été découpées au laser, afin que ces dernières s’emboîtent l’une et l’autre parfaitement pour former un premier assemblage.
  • Un second assemblage par friction malaxage (FSW) : Après un premier assemblage en tenon-mortaise, c’est un second assemblage en soudage par friction malaxage qui est effectué. Une seconde opération réalisée sur chaque zone d’emboîtement.
etapes de soudage par friction malaxage

Décomposition des étapes de soudage FSW d’une mounting bracket

On retrouve ici le double assemblage par tenon-mortaise combiné à l’opération de soudage par friction malaxage, offrant ainsi une grande résistance mécanique et une étanchéité parfaite.

Assemblage FSW de mounting brakcets : configuration de soudage en T

En soudage par friction malaxage, il existe différentes configurations de soudage :

Pour souder des mounting brakcets par FSW, on positionne les pièces dans une configuration de soudage en T. Dans ce cas, et après assemblage mécanique en tenon-mortaise, les deux pièces d’aluminium sont assemblées l’une (en verticale) sur l’autre (à l’horizontale), en formant alors un T.

configurations de soudage en FSW<br />

Mounting brackets soudées par FSW : un procédé plus résistant et plus économique

Le soudage par friction malaxage est un procédé de soudage sans aucune fusion et apport de matière. La soudure est réalisée à l’état solide grâce à la déformation mécanique engendrée par la rotation de l’outil FSW dans la pièce à souder. Ce procédé de soudage présente de nombreux avantages pour l’assemblage de vos mounting brackets, des avantages techniques, économiques, écologiques et plus encore.

  • Le FSW pour une parfaite résistance mécanique.

En comparaison aux techniques de soudages à l’arc, une mounting bracket soudée par FSW présente une résistance mécanique 2 fois supérieure. Cette résistance mécanique accrue est le résultat du double assemblage en tenon-mortaise combiné au soudage par friction malaxage.

quelles techniques pour FSW ?

Comparaison entre les différentes techniques de soudage des mounting brackets

  • Le FSW selon Stirweld comme moyen pour contrer la pénurie de soudeurs dans le monde.

Comme de nombreux postes dans le secteur de l’industrie et de la métallurgie, le nombre de soudeurs est en chute totale. On estime rencontrer dans 5 ans une pénurie de 400 000 soudeurs en Europe, et de même pour les États-Unis.

Grâce aux têtes FSW Stirweld adaptables sur centre d’usinage et sur cellule robotisée développées par nos équipes, nous proposons une nouvelle façon de souder de façon totalement automatisée. Les têtes FSW Stirweld permettent en effet d’assembler des mounting brackets par soudage par friction malaxage (FSW) de façon . Pour en savoir plus sur les têtes de soudage FSW de Stirweld, cliquer ici.

En plus de proposer des soudures de bien meilleure qualité et avec une résistance mécanique irréprochable en comparaison des procédés TIG/MIG, le procédé de soudage FSW de Stirweld est un parfait moyen pour combler la pénurie de soudeurs. En effet, seulement deux jours de formation sont nécessaires afin de former vos opérateurs au soudage par friction malaxage. Cette formation vous est proposée par Stirweld, si vous souhaitez en savoir plus, contactez-nous.

A titre comparatif, une tête hybride FSW Stirweld adaptable sur un centre d’usinage représente le coût d’un soudeur sur 1,5 ans.

A noter que nous proposons également nos têtes de soudage par friction malaxage (FSW) Stirweld à la location pour moins de 2000€/mois.

Pour en savoir plus sur l’achat ou la location d’une tête de soudage par friction malaxage Stirweld, contactez-nous.

  • Le FSW pour une soudure sans défaut.

Contrairement là aussi au soudage à l’arc, le FSW ne présente aucun défaut de soudage. Il est fréquent de retrouver sur des applications soudées par des procédés de soudage à l’arc (TIG/MIG) des défauts de porosité ou de fissures. Ces défauts affectent deux points essentiels en soudure : la résistance mécanique et l’étanchéité de vos pièces.

Des défauts tels que des porosités ou des fissures sur une soudure vont en effet impacter la résistance mécanique et la résistance à la fatigue de votre mounting bracket. Tandis qu’en FSW, une fois soudées, vos mounting bracket bénéficient d’une grande résistance mécanique (2 fois supérieure au soudage arc) et d’une soudure parfaitement étanche (contre 30% de soudures non-étanches en soudage MIG).

FSW soudure

Mounting bracket soudée par friction malaxage

Des défauts que l’on ne retrouve pas sur des opérations de soudage par friction malaxage puisqu’un ensemble de paramètres de soudage est soigneusement respecté, afin de déterminer notamment la température de soudage idéale. La température de soudage peut être mesurée grâce à notre équipement de mesure de température FSW, permettant ainsi de définir les paramètres optimaux pour obtenir une soudure parfaite et sans défaut.

  • Le FSW pour plus d’économies.

La comparaison est ici très simple, le soudage par friction malaxage pour assembler une mounting bracket est nettement moins onéreux que le soudage MIG :

  • En MIG : le mètre soudé revient à 1€. Ce chiffre comprend l’utilisation de gaz de protection (l’argon) ainsi que du fil d’apport sur 1 mètre de soudure.
  • En FSW : le mètre soudé revient à 0,10€. Le seul consommable en soudage par friction malaxage est l’outil FSW.

  • Le FSW pour un soudage plus vert.

Les procédés conventionnels comme le soudage MIG, nécessitent l’utilisation de gaz. De plus, les températures élevées nécessaires à la fusion des matières en soudage à l’arc engendrent une forte consommation d’énergie, l’émission de fumées nocives (ozone O3), des déperditions de chaleur et des rayonnements lumineux qui ont un impact sur l’environnement.

Contrairement à ces procédés, le soudage par friction malaxage n’utilise aucun apport de matière et est 2 fois moins consommateur d’énergie que le soudage à l’arc. . Du fait que le FSW ne nécessite aucun apport de chaleur, de gaz, de matière et aucune préparation de surface, cela fait du FSW un procédé de soudage plus écologique et plus sécurisant pour les opérateurs.

  • Le FSW comme seul procédé capable de souder les aluminiums à haute résistance.

Le soudage par friction malaxage permet de souder n’importe quel alliage d’aluminium, contrairement aux procédés de soudage conventionnels comme le soudage MIG ou TIG. En effet, les aluminiums à haute résistance (série 2000 et 7000) sont très difficilement soudables en soudage à l’arc alors qu’en FSW, l’opération de soudage est la même que pour les autres alliages de type 5000 ou 6000. Ces alliages à haute résistance sont notamment utilisés dans le secteur aéronautique ou certaines applications comme les mounting bracket doivent avoir une force de résistance à la rupture supérieure à 500 MPa (MegaPascal).

En soudage MIG, seuls les alliages d’aluminium 5000 et 6000 sont soudables. Ces alliages ont une résistance à la rupture de 250 MPa maximum, soit deux fois inférieur à celle de l’aluminium 7000.

Ainsi, ces mounting brackets ne sont soudables que par FSW, un procédé qui n’atteint pas le point de fusion et qui permet de conserver les propriétés mécaniques du matériau de base après soudage.

brackets FSW Stirweld

Soudage par friction malaxage de mountings brackets

Bon à savoir :

Avant le FSW, il était nécessaire de souder entre elles deux tôles d’aluminium d’épaisseur 8mm et d’une résistance de 250 MPa , afin d’obtenir une résistance à la rupture équivalente à une tôle de 4mm d’épaisseur et de Rm de 500 MPa. Aujourd’hui ce n’est plus nécessaire puisque l’on peut souder les aluminiums 2000 ou 7000 grâce au FSW.

L’expertise FSW Stirweld sur les applications de mounting bracket

Des procédés de soudage par friction malaxage certifiés

Chez Stirweld, toutes nos certifications de mounting brackets se font sous contrôle de la norme de soudage FSW ISO 25239, permettant de répondre à des exigences de qualité et de contrôles certifiées.

Toutes nos applications sont soumises à trois tests de contrôle qualité :

 

  • Une coupe métallographique : ce test permet d’observer si aucune porosité, fissure ou autre ne sont apparues à la suite de l’opération de soudage par friction malaxage.
  • Un test de pliage : ce test de pliage et de résistance répond lui à une certification ISO 5173 effectué au niveau des cordons de soudures.
  • Un test de traction : test de traction effectué selon la norme ISO 4136. Il permet de déterminer la résistance à la traction de la pièce soudée par FSW.
pliage FSW

Test de pliage

test traction FSW

Test de traction

coupe FSW Stirweld

Coupe métallographique

Des références exigeantes pour les mounting brackets FSW Stirweld

Aujourd’hui, les technologies FSW développées chez Stirweld permettant notamment l’assemblage de mounting brackets par soudage FSW, et sont actuellement utilisées dans des entreprises du secteur ferroviaire et militaire.

Si vous souhaitez en savoir plus sur nos procédés et applications de soudage par friction malaxage, nos équipes de spécialistes FSW sont à disposition pour répondre à vos questions.

Vous souhaitez en savoir plus ?

Contactez-nous

Une forte résistance mécanique, une absence de défaut, des soudures étanches, une solution pour répondre à la pénurie  de soudeurs… Vous l’aurez compris à travers cet article, les solutions FSW développées chez Stirweld présentent une liste non-négligeable d’avantages pour assembler vos  mouting brackets.

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