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magnétique

Soudage sans chaleur : Soudage par impulsion
magnétique

Le soudage par
impulsion magnétique, le formage par impulsion magnétique et le sertissage
par impulsion magnétique sont des nouvelles techniques très innovantes
mais assez méconnues. Le centre de recherche de l'IBS va étudier ces
techniques de soudage très innovantes et en démontrer les avantages
potentiels pour l'industrie.

Introduction

Tous ces procédés sont basés sur le même principe, en
l'occurrence l'utilisation de forces électromagnétiques pour déformer ou
souder des pièces. Etant donné que ces techniques ne font pas usage de
chaleur pour réaliser l'assemblage, elles offrent d'importants
avantages par rapport aux techniques de soudage
conventionnelles!

Soudage par impulsion magnétique - Magnetic
Pulse Welding

Le principe de base est schématisé à la figure mentionné
ci-dessous. Une bobine est placée au-dessus des pièces à souder mais sans
être en contact avec celles-ci. Durant le cycle de soudage une très grande
quantité d'énergie électrique est libérée en un laps de temps très
court.

Le flux élevé d'énergie traverse la bobine et cette décharge
de courant induit des courants de Foucault dans la pièce externe. Ces deux
courants créent un champ magnétique. La répulsion entre les deux champs
magnétiques développe une force qui donne une très grande accélération à
la pièce externe en direction de la pièce interne. Une telle force pousse
les atomes des matériaux les uns contre les autres de telle sorte qu'on
obtient un assemblage métallique.

Le procédé peut être utilisé pour
l'assemblage de produits tubulaires dans une configuration à recouvrement.
L'absence de chaleur durant le cycle de soudage permet d'assembler des
matériaux ayant un point de fusion très différent.

Le procédé de
soudage par impulsion magnétique est un procédé de soudage "froid". Les
matériaux n'atteignent pas plus de 30 °C. Il n'y a donc pas de zone
affectée thermiquement et le matériau ne perd pas ses propriétés. Ceci
signifie qu'après soudage, les pièces peuvent être immédiatement
débloquées et mises en œuvre.

Le procédé de soudage par impulsion
magnétique est un procédé de soudage "solid state" ce qui signifie que le
métal n'est pas mis en fusion durant le cycle de soudage. Le procédé
utilise la pression et non la chaleur de sorte que tous les problèmes
conventionnels de soudage dus au cycle de chaleur et à la perte des
propriétés du matériau sont évités.

(cliquer pour
agrandir)

Le procédé peut être utilisé pour l'assemblage
de produits tubulaires dans une configuration à recouvrement.

Les combinaisons de matériaux possibles sont :

aluminium - aluminium

aluminium - cuivre

aluminium - magnésium

aluminium - titane

cuivre - cuivre

cuivre - acier

cuivre - bronze

nickel - titane

nickel - nickel

acier - acier

(cliquer pour
agrandir)

Avantages du soudage par impulsion magnétique
:

Dans le cas d'une exécution correcte, la soudure est
plus résistante que le métal de base le plus faible: lors d'un essai, la
rupture se fait toujours en dehors de la zone de la soudure.

Les gaz de protection, métaux d'apport ou autres
accessoires sont inutiles

Le soudage par impulsion magnétique permet une
conception meilleure et plus simple des pièces à souder.

Le procédé de soudage par impulsion magnétique est un
procédé de soudage "froid". Les matériaux n'atteignent pas plus de 30°C.
Il n'y a donc pas de zone affectée thermiquement et le matériau ne perd
pas ses propriétés. Ceci signifie qu'après soudage, les pièces peuvent
être immédiatement débloquées et mises en œuvre.

Vitesse de production élevée, parfois 10 pièces à la
minute.

Procédé de soudage écologique étant donné qu'on ne
produit pas de chaleur, rayonnement, gaz ou fumées.

Applications du soudage par impulsion
magnétique

accumulateur d'air conditionné pour
les automobiles

Soudure de tubes en aluminium à des
tubes en cuivre

Soudure par impulsion magnétique et soudure
MIG
plomb fusible

Filtre
d'essence

Formage par impulsion magnétique (Magnetic
Pulse Forming)

Lors du formage par impulsion magnétique, les champs
magnétiques sont utilisés pour déformer ou perforer des produits plats ou
tubulaires suivant la forme d'une matrice.

Les figures suivantes
illustrent le principe du formage par impulsion magnétique pour produits
plats. La perforation du matériau se fait en même temps et est réalisée en
prévoyant une ouverture dans la matrice à l'endroit où la perforation doit
se situer.

Avantages du formage par impulsion magnétique

Le formage par impulsion magnétique offre certains
avantages par rapport aux autres techniques de déformation:

Reproductibilité: Comme l'énergie électrique dans les
bobines peut être contrôlée d'une façon précise, la reproductibilité est
très élevée.

Sans contact: Au contraire des techniques classiques de
déformation, le champ magnétique crée des forces. Aucun graissage n'est
nécessaire et comme la technique se fait sans contact, on évite toute
dégradation due à la matrice. Les matériaux qui ont d'abord été soumis à
un traitement de surface (par ex. anodisation) peuvent donc être
déformés, sans dégradation du traitement de surface.

Retour à l'état initial: Lors du formage par impulsion
magnétique, le matériau est déformé plastiquement ce qui a pour résultat
une déformation plastique permanente; le retour à l'état initial est
ainsi évité.

Le procédé assure une ductilité et une déformabilité
plus élevées des pièces en raison des tensions et du frottement internes
moindres par rapport aux procédés de formage mécaniques. Les pièces qui,
dans le cas des procédés traditionnels de formage, doivent être soumises
à un traitement de relaxation des tensions, peuvent être formées en une
seule fois avec le formage par impulsion magnétique.

Sertissage par impulsion magnétique (Magnetic
Pulse Crimping)

Le sertissage par impulsion magnétique est très semblable
au formage par impulsion magnétique de produits tubulaires sauf que la
pièce interne remplace la matrice. Le sertissage se fait en une fraction
de secondes et la vitesse élevée de déformation n'influence pas les
propriétés du matériau. Le procédé peut également être appliqué sur des
matériaux à faible ductilité. Il est approprié pour les pièces
cylindriques, elliptiques et rectangulaires.

Applications du sertissage par impulsion
magnétique

Sources figures : Pulsar Ltd &
Magneform

Appel de participation au nouveau projet de
recherche

En raison de la concurrence internationale croissante, on
est de plus en plus tenu actuellement de comprimer les coûts afin de
rester compétitif. On a également besoin de techniques de production plus
rapides et plus économiques. On espère donc avoir une baisse des coûts et
surtout une meilleure productivité en utilisant de nouvelles techniques de
production. Ces nouveaux procédés offrent certaines possibilités
intéressantes.

Actuellement, on dispose de peu d'informations
objectives sur la faisabilité technique des applications industrielles
concernées, ni sur l'augmentation éventuelle de la productivité et de la
qualité de soudage et donc sur l'avantage économique que peut représenter
l'application de ces procédés innovants pour l'industrie.

Le
centre de recherche de l'IBS va étudier ces techniques de soudage très
innovantes et en démontrer les avantages potentiels pour l'industrie.
Ces procédés permettent d'assembler toute une série de matériaux plus
rapidement, sans défauts et donc plus économiquement. En participant à ce
projet, les entreprises auront à court terme une vue sur les possibilités
de ces nouveaux procédés. Elles seront à même d'estimer si ces procédés
sont utilisables pour leur application spécifique en tenant compte des
propriétés attendues des soudures, des investissements nécessaires, de
l'augmentation du rendement par rapport à la technique actuellement
utilisée, la fiabilité du procédé, etc..

Contact

Toute entreprise intéressée par ces techniques ou
désireuse d'en étudier la faisabilité pour une éventuelle application peut
prendre contact avec:
ir. Koen Faes (Centre de recherche de
l'IBS)
E-mail: Koen
Faes
Tél.: +32 (0)9 264 42 28

Prière de remplir le formulaire ci-joint si
vous désirez être contacté par l'IBS concernant ce
projet:

Nom :

Entreprise :

No. de téléphone :

E-mail (obligatoire !) :

remarques :