Soudage FSW et Rheocasting

Le rheocasting est apparu dans les années 1970. Il est venu répondre aux problèmes posés par les fonderies à haute pression qui n’étaient plus en mesure de satisfaire les exigences des industriels. Le monde de la fonderie évolue très vite avec une demande et des exigences toujours plus pointues de la part des consommateurs. Ainsi, le secteur de la fonderie doit s’appuyer sur ces dernières innovations pour rebondir. Avec l’utilisation croissante de l’aluminium, le rheocasting est l’une des technologies à acquérir aujourd’hui.

Le rheocasting est un nouveau procédé permettant de produire des pièces en aluminium. Aujourd’hui, l’aluminium est un matériau de plus en plus utilisé du fait de sa légèreté, de son prix abordable et de sa parfaite conductivité thermique. L’aluminium apparaît donc comme un matériau performant pour améliorer les qualités techniques des composants industriels.

Le rheocasting est un nouveau procédé permettant de travailler le matériau à un état pâteux. Comme vous avez pu le voir, travailler de cette manière offre plusieurs avantages dans différents secteurs industriels. Passons maintenant à une autre technique, peu conventionnelle, qui travaille aussi le matériau à l’état pâteux : le soudage par friction malaxage.

Les pièces soudées par FSW ont une forte résistance mécanique avec une réduction statique autour de 10 à 20% et une résistance à la fatigue proche de celle du matériau de base. Garanti sans fuite (eau, acide, aire), ce procédé est utilisé dans beaucoup de secteurs industriels :

Le FSW est une technologie mature pour l’assemblage de pièces en aluminium mais aussi de pièces en cuivre. Ce procédé permet de conserver des propriétés mécaniques proche de celles du matériau de base.

Aujourd’hui, avec le FSW, il est possible de souder des alliages d’aluminium à haute résistance (séries 2000, 6000 et 7000), ce qui était impossible auparavant. Souder des matériaux dissimilaires est aussi devenu possible grâce au FSW. Aluminium et cuivre, fonderies d’aluminium et aluminium et acier sont maintenant facilement soudables entre eux.

L’infographie ci-dessous illustre les réductions mécaniques selon le type de soudage utilisé et nous montre les améliorations relatives à l’utilisation du soudage par friction malaxage concernant l’efficacité de la soudure.

Nous parlions de la protection de l’environnement et la prise en compte de l’impacte de l’industrie sur celui-ci ; avec le soudage par friction malaxage, il n’y a pas de préparation de surface et donc aucun décapage nécessaire. C’est un procédé « vert » n’incluant pas de gaz de protection, pas de fumée et qui ne fait aucun bruit.

Enfin, le principal avantage du FSW est qu’il s’agit d’une soudure « à froid », plus précisément à l’état pâteux, donc sans fusion et sans aucun ajout de matière.

Le TWI – The Welding Institute – a inventé le soudage par friction malaxage en 1991. Une fois le brevet tombé dans le domaine public en 2015, de grandes perspectives de développement se sont ouvertes.

Dans l’infographie qui vous est présentée ci-dessous, vous pouvez suivre les différentes étapes d’une soudure FSW :

Comme vous l’aurez compris, le soudage par friction malaxage est un procédé révolutionnaire dans le monde du soudage. Travailler le matériel à un état pâteux représente une énorme évolution pour l’industrie.

Maintenant, imaginez à quel point combiner le rheocasting et le FSW pourrait être bénéfique pour vos pièces !

Dans le domaine de la fonderie, beaucoup d’innovations ont vu le jour, notamment le rheocasting et le soudage par friction malaxage : l’une a révolutionné le monde de la soudure et l’autre a résolu les problèmes de fonderie liés au HPDC.

Des tests ont été menés pour savoir si les pièces produites par rheocasting étaient soudables par friction malaxage. Un avantage : les pièces produites par rheocasting sont facilement soudables. De plus, elles sont extrêmement thermo-conductrices et, une fois soudées par FSW, elles le resteront.

Combiner ces deux technologies c’est aussi avoir la possibilité de produire des pièces avec des formes complexes. En effet, avec le rheocasting, il est possible de produire toutes les formes possibles et inimaginables. De même que ces pièces hautement complexes sont soudables grâce au FSW. Le FSW permet d’assembler des pièces complexes qui ne peuvent être produites en une seule fois.

Combiner le FSW et le rheocasting c’est donc pouvoir fabriquer de grandes pièces. En effet, l’utilisation du rheocasting limite la taille des pièces. Ainsi, avec le FSW, il est possible d’assembler plusieurs pièces produites par rheocasting pour en créer une plus grande. Un exemple vous est montré ci-dessous :

Ainsi, des secteurs comme l’automobile ou comme celui des télécommunications innovent et redéfinissent leurs produits. Oui, des véhicules électriques c’est plus respectueux de l’environnement et oui, la 5G va nous permettre d’aller toujours plus vite, mais à quelles conditions ? Avec ces nouveaux produits, la demande en systèmes de chauffage et de refroidissement explose. De ce fait, nous devons trouver de nouvelles techniques, plus respectueuses de l’environnement. Le combo FSW-rheocastiong répond à cette problématique.

Prenons l’exemple de la 5G : des milliers voire des millions d’antennes seront très prochainement installées dans le monde entier. Ces antennes doivent être refroidies pour garantir la durée de vie de la batterie (entretien des batteries, des intérieurs et de la chaleur résiduelle des moteurs électriques) pour optimiser l’espace de travail. En outre, la 5G est un domaine où une conductivité thermique élevée est essentielle car les pertes sont élevées en raison des hautes fréquences radio. Ainsi, la demande en plaques froides (système permettant de refroidir les batteries) explose dans le secteur de la 5G.

La conception de ces plaques froides est très complexe et est donc difficilement réalisable avec des techniques conventionnelles. Le rheocasting semble être la technologie la plus adaptée pour la production de ces pièces.

Cependant, la taille de ces plaques froides pose aussi problème. Le rheocasting est en effet la solution pour des pièces parfaitement thermo-conductrice. En revanche, ce procédé limite la taille des pièces. C’est ici que le FSW intervient.

Le soudage par friction malaxage résout en effet ce problème de taille puisqu’il permet de souder les différentes parties de la plaque froide entre elles. Le FSW c’est le procédé optimal pour assembler les plaques froides des antennes 5G puisqu’une fois soudées, les pièces conservent des propriétés mécaniques proches de celles du matériau de base. Ainsi, des plaques froides produites par rheocasting puis soudées par FSW possèdent une haute conductivité thermique, sont parfaitement étanches et leur production est répétable.

Aujourd’hui, chaque secteur industriel porte une attention particulière à la protection de l’environnement. Changer ses modes de production, améliorer sa chaîne de production, utiliser des matériaux respectueux de l’environnement et innover sont tant d’actions essentielles a adoptées pour perdurer dans notre société actuelle.

Le rheocasting combiné au FSW offre des perspectives plus écologiques et respectueuses de l’environnement pour des secteurs comme le militaire, le naval, le spatial, l’aéronautique et surtout pour l’automobile.

En effet, l’Union Européenne a annoncé les chiffres : les émissions de gaz à effet de serre des voitures particulières neuves devront être réduites à 37,5% d’ici 2030 et à 31% pour les véhicules commerciaux. C’est un grand défi qui se prépare pour l’industrie automobile.

L’industrie automobile devra concentrer ces efforts sur la protection de l’environnement en diminuant drastiquement la consommation moyenne d’essence des véhicules. Ceci sera possible en réduisant le poids des véhicules. Des véhicules plus légers c’est la garantie d’une réduction des émissions de gaz à effet de serre. Les matériaux utilisés sont constamment remis en question. L’acier va céder, progressivement, sa place à l’aluminium.

C’est sur ce créneau que le rheocasting et le FSW entreront en jeu car ces deux technologies permettent de produire des pièces parfaitement thermo-conductrices et 100% étanches.