soudage (suite)

Soudage par bombardement électronique

L’opération s’effectue sous vide (10^–5 torr environ), et la chaleur nécessaire à la fusion de la zone à souder est obtenue par impact d’un faisceau d’électrons, dont l’énergie cinétique se transforme en énergie calorifique. Ces électrons sont produits par un canon à électrons et ils sont généralement accélérés à l’aide d’une différence de potentiel à haute tension de 20 000 à 100 000 V environ, d’où émission de rayons X. Aussi les opérateurs doivent-ils être protégés de la zone d’impact par des écrans en plomb. Le mouvement relatif — rectiligne, circulaire ou quelconque — entre la pièce et le canon à électrons est obtenu par un système mécanique, télécommandé, semi-automatique ou automatique. L’utilisation des techniques propres à l’optique électronique (lentilles magnétiques, écrans électrostatiques, etc.) permet d’obtenir des faisceaux d’électrons très fins et de très grande densité, dont la zone d’impact peut être réduite à quelques dixièmes de millimètres. Ce procédé est caractérisé par :
— une puissance spécifique très élevée ;
— une faible surface d’impact des électrons ;
— l’absence de phase gazeuse environnante, car l’opération s’effectue sous vide.

Les avantages qui en résultent sont nombreux.
1. Le soudage s’effectue très rapidement : plusieurs centimètres par seconde. Les soudures obtenues sont excellentes et de très bel aspect.
2. La profondeur de pénétration est très élevée, le rapport de la profondeur à la largeur de la zone fondue pouvant atteindre 15 et même 20 ; on peut ainsi souder des pièces en acier de plusieurs centimètres d’épaisseur et des pièces en alliages légers dont l’épaisseur dépasse 10 cm.
3. La zone fondue et la zone affectée sont de très faible largeur ; les déformations permanentes sont donc aussi très faibles.
4. Les matériaux soudés ne sont pas pollués, car l’opération s’effectue sous vide, généralement sous vide secondaire.

Presque tous les matériaux peuvent être soudés par bombardement électronique. L’inconvénient du procédé résulte surtout de la nécessité d’opérer dans une enceinte à vide. De plus, les machines sont très chères à l’achat et très coûteuses à exploiter.

Procédé de soudage sans fusion du métal de base

Certaines méthodes de soudage ne font pas apparaître de phase liquide.

Soudage par diffusion

Deux pièces métalliques chauffées à une température inférieure à leur température de fusion et très fortement pressées l’une contre l’autre peuvent se souder ensemble par diffusion mutuelle à travers la surface de contact. On peut ainsi souder l’un à l’autre deux métaux différents, l’or et le cuivre par exemple. La pression et la température peuvent être obtenues par explosion. Quelquefois, un soudage sous pression est possible sans aucun chauffage, notamment avec le cuivre, l’aluminium, le plomb, le nickel. Cette méthode évite l’altération des propriétés métallurgiques des pièces.

Soudage par friction

Ce procédé réalise l’équivalent d’un « grippage » entre les deux pièces à assembler. Si, par exemple, on fait tourner une pièce métallique en l’appliquant contre une pièce fixe, les deux pièces s’échauffent considérablement dans la zone de frottement. Si on arrête brutalement ce mouvement en appuyant très fortement les deux pièces l’une contre l’autre, celles-ci, dans certaines conditions, se soudent par un mécanisme encore assez mal connu. On soude ainsi des tubes bout à bout, ou des brides sur des tubes. L’opération est quelquefois facilitée en travaillant sous vide.

Soudage par ultrasons

Deux éléments métalliques ou en matières plastiques, appliqués l’un contre l’autre et soumis à des vibrations ultrasonores transmises par un doigt métallique, qui par exemple vient appliquer ces deux pièces sur une enclume, se soudent l’un à l’autre. On n’a pas encore pu déterminer exactement le mécanisme de liaison. Pour les métaux, la jonction résulte d’une interpénétration à l’échelle atomique de la structure cristalline des deux corps, sans modification, même locale, de la structure cristalline des matériaux assemblés. Pour cela, les pièces à assembler, essentiellement des tôles ou des fils, sont comprimées entre un doigt métallique animé d’un mouvement vibratoire de fréquence ultrasonore (20 000 Hz) et une enclume massive servant de réflecteur. L’élévation de température produite par cette énergie est faible. On réalise ainsi des machines à souder ayant des générateurs ultrasonores d’une puissance de quelques kilowatts qui permettent de souder des plaques d’aluminium jusqu’à 2 mm d’épaisseur. Ce procédé permet d’assembler des éléments en métaux et alliages non soudables par les méthodes classiques (au chalumeau, à l’arc ou par résistance) ; de plus, il autorise le soudage de feuilles très minces de même que le soudage de pièces en métaux différents, notamment la jonction du zirconium et de l’acier inoxydable, de l’acier et du titane, du molybdène et de l’aluminium. L’absence de zone fondue et la conservation de la structure cristalline des pièces soudées sont les caractéristiques essentielles du soudage par ultrasons. Enfin, on peut également souder de cette façon des feuilles en matière plastique.

G. F.

➙ Brasage.

 R. Meslier, la Soudure autogène ou chalumeau et à l’arc (Eyrolles, 1948). / J. Nègre, Soudage électrique par résistance (Publ. de la soudure autogène, 1948 ; nouv. éd., 1956). / A. Lescards, la Soudure à l’arc industrielle (Desforges, 1952). / A. Leroy, M. Evrard et G. d’Herbemont, Pratique du soudage oxyacétylénique et des techniques connexes (Publ. de la soudure autogène, 1955). / D. Seferian, Métallurgie de la soudure (Dunod, 1959 ; nouv. éd., 1965). / P. Dahan, la Soudure électrique (Soc. parisienne d’éd., 1962). / Guide du soudage (Éd. Gead, 1964 ; 2 vol.). / F. Delattre, le Soudage des aciers inoxydables (Dunod, 1965). / M. M. Schwartz, Modern Metal Joining Techniques (New York, 1969).