Assemblage à l'état solide

CNRC Aérospatiale possède l'expertise et les installations nécessaires pour étudier l'assemblage à l'état solide dans le domaine de la fabrication de composants aérospatiaux. Les études en cours portent surtout sur les technologies de soudage par friction de proche en proche et de soudage par friction linéaire.

Nous sommes en train d'acquérir une expertise dans le domaine du soudage par friction de proche en proche, grâce à un système MTS ISITIR permettant de réaliser à l'état solide (c.-à-d. sans fusion) l'assemblage de matériaux aérospatiaux. Cette technologie utilise la chaleur de frottement produite par un outil en rotation se déplaçant le long d'un joint, pour souder deux éléments. Les joints soudés grâce à cette technologie sont caractérisés par une distorsion minimale, une faible porosité, l'absence de retrait et des propriétés mécaniques supérieures découlant de la microstructure raffinée.

Cette technologie, qui permet de souder des matériaux de nature différente ainsi que des matériaux non soudables par les méthodes classiques, pourrait, semble-t-il, remplacer l'utilisation de rivets comme méthode d'assemblage de structures d'aéronefs. On procède actuellement à des études sur la mise au point de procédés et sur l'optimisation de la technologie, en vue de l'utiliser dans la fabrication d'éléments de cellules et de moteurs à partir de divers matériaux aérospatiaux.

CNRC Aérospatiale utilise son installation pilote de soudage par friction linéaire dans les études sur la mise au point de procédés qui aideront les entreprises canadiennes à évaluer la technologie lors de la fabrication d'éléments de très grande précision dimensionnelle. Lors du soudage par friction linéaire, l'application d'une pression combinée à un mouvement alternatif produit suffisamment de chaleur pour ramollir les deux surfaces à souder et en assurer l'assemblage. Cette technologie permet d'obtenir régulièrement des soudures de haute qualité présentant d'étroites zones affectées thermiquement et possédant d'excellentes propriétés mécaniques. Elle permet d'assembler des matériaux de nature différente, ainsi que des éléments présentant une coupe irrégulière ou une forme complexe, et ce, sans perte importante de matériaux. Des travaux visant à déterminer dans quelle mesure cette technologie peut être appliquée au soudage de superalliages à base de nickel, d'aciers à ultra haute résistance et d'alliages de titane sont présentement en cours.

Spécifications du matériel :

Système de soudage par friction de proche en proche

• Axe Déplacement Vitesse Force
• X41 po0-60 po/minde 200 à15 000 lbf
• Y24 po0-60 po/min200 800 lbf
• Z12.5 po0,1-55 po/min30 000 lbf en torsion; 5 000 lbf en compression
• Rotation de l'outilInfini200-2000 tr/min ou 50-800 tr/min1 600 lbf•po; 5 000 lbf•po avec démultiplicateur (4/1)
• Réglage en angle± 15°.1-300 min-1200-20 000 lbf
• Outil rétractable1.25 po0.1-50 po/min20 000 lbf

Installation pilote de soudage par friction linéaire :

• Vérin de forgeage : Force appliquée : de 60 kN à 90 kN (de 13 500 à 20 250 lb);
• Déplacement : ± 6 mm (1/4 po);
• Vérin exerçant une force parallèle à la surface :
  • Force de frottement : 50 kN (11 250 lb);
  • Déplacement : ± 10 mm (3/8 po);
  • Plage d'amplitudes : de ± 0,2 mm à ± 5 mm (3/16 po);
  • Plage de fréquence : de 15 Hz à 125 Hz.
• Axe de plongée :
  • Force latérale : jusqu'à 10 s.