FR3035345A1

FR3035345A1 - Procede et installation de soudage par friction lineaire de deux pieces metalliques

Info

Publication number: FR3035345A1
Application number: FR1553703A
Authority: FR
Inventors: Bertrand Marcq
Original assignee: ACB
Current assignee: ACB
Priority date: 2015-04-24
Filing date: 2015-04-24
Publication date: 2016-10-28
Anticipated expiration: 2035-04-24
Also published as: FR3035345B1

Abstract

L'invention concerne un procédé et une installation de soudage de deux pièces métalliques (P1, P2) par une technique d'assemblage par friction linéaire. Dans l'installation correspondante, les pièces (P1 et P2) sont supportées par des outillages (61, 71) qui comportent des surfaces d'appui ; Et conformément à l'invention au moins un élément saillant est prévu sur l'une au moins desdites surfaces d'appui de manière adaptée pour pénétrer dans la matière de l'une au moins desdites pièces (P1, P2) jusqu'à déformation plastique, lors du serrage dans l'outillage support (61, 71), ou lors de l'application de la force de compression pendant le soudage, de manière adaptée pour reprendre au moins en partie les efforts générés par l'oscillation pendant le soudage.

Description

1 DOMAINE TECHNIQUE AUQUEL SE RAPPORTE L'INVENTION La présente invention concerne un procédé et une installation pour le soudage par friction linéaire d'une surface d'une première pièce métallique et d'une surface d'une seconde pièce métallique.

ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE Le soudage par friction linéaire (ou soudage « LFW » pour « Linear Friction Welding ») est une technique de soudage à l'état solide d'une surface d'une première pièce métallique et d'une surface d'une seconde pièce métallique, dans laquelle la chaleur de la zone de soudure est obtenue par un mouvement relatif linéaire alterné entre les deux pièces, sous une pression de contact. Typiquement, la pression entre les deux pièces à assembler peut atteindre plusieurs centaines de MPa ; la course du mouvement d'oscillation est de quelques millimètres (± 1 mm à ± 5 mm par exemple), avec une fréquence pouvant atteindre plusieurs dizaines de Hertz (10 à 100 Hertz par exemple). Cette technique de soudage est en particulier intéressante pour la réalisation de pièces de structure telles que des « blisks » (contraction de « bladed disks en anglais), aussi appelés IBR ou IBD (« Integrally Bladed Rotors » ou « Integrally Bladed Disks ») ou encore DAM (« Disques Aubagés Monoblocs »). Elle est également mise en oeuvre pour l'obtention de pièces d'aérostructure en titane, dès lors que cette technique permet des gains significatifs de production en réduisant le volume de matière utilisée et les temps d'usinage. Cette technique est également intéressante pour les assemblages bimatériaux. Les machines mettant en oeuvre ces techniques de soudage par friction linéaire comportent pour cela des outillages pour immobiliser par serrage les pièces métalliques à souder, ces outillages étant composés d'éléments fixes et d'éléments mobiles, de sorte à permettre la mise en oeuvre d'efforts de serrage importants. En particulier, les machines pour le soudage par friction linéaire comprennent classiquement : 3035345 2 a) un premier outillage avec des premières surfaces d'appui comportant des premières surfaces de serrage et une première surface de fond, pour supporter une première pièce métallique, et b) un second outillage avec des secondes surfaces d'appui comportant des 5 secondes surfaces de serrage et une seconde surface de fond, pour supporter la seconde pièce métallique. L'un de ces premier ou second outillages est porté par un chariot d'oscillation mobile selon un axe d'oscillation pour appliquer un mouvement d'oscillation.

10 Ce chariot d'oscillation est habituellement assemblé avec des moyens pour son guidage en translation selon l'axe d'oscillation, et avec des moyens d'oscillation, pour lui appliquer une oscillation en translation selon ce même axe. Et l'autre de ces premier ou second outillages est porté par un chariot 15 de forge, mobile selon un axe de forge, pour appliquer une force de compression entre les deux surfaces à souder, selon un axe de compression, par l'intermédiaire des première et seconde surfaces de fond précitées desdits outillages. Les machines de soudage par friction linéaire connues jusqu'à présent 20 mettent en oeuvre des techniques de serrage en comprimant les pièces métalliques par un effort qui s'oppose à l'effort généré dans la direction d'oscillation. Mais dans certaines applications, la géométrie des pièces à assembler entre elles limite les possibilités d'utiliser cette technique de compression.

25 C'est le cas par exemple lorsque l'encombrement gêne la conception d'outillage utilisant cette technique de compression, lorsque les surfaces de serrage sont à géométrie complexe ou lorsque la déformation due à la compression crée des fortes contraintes de cisaillement dans les soudures.

30 OBJET DE L'INVENTION La présente invention a pour but de proposer une solution simple et économique permettant de mettre en oeuvre le procédé de soudage par friction linéaire pour des pièces ne pouvant pas (ou pouvant difficilement) être serrées dans la direction d'oscillation, notamment pour les raisons citées ci-dessus.

3035345 3 Pour cela, l'invention concerne un procédé de soudage d'une surface d'une première pièce métallique et d'une surface d'une seconde pièce métallique par une technique d'assemblage par friction linéaire, au moyen d'une installation de soudage par friction linéaire comprenant un premier 5 outillage avec des premières surfaces d'appui comportant des premières surfaces de serrage et une première surface de fond, pour supporter ladite première pièce métallique, et un second outillage avec des secondes surfaces d'appui comportant des secondes surfaces de serrage et une seconde surface de fond pour supporter ladite seconde pièce métallique, 10 l'un desdits premier ou second outillages étant porté par des moyens pour lui appliquer un mouvement d'oscillation selon un axe d'oscillation, et l'autre desdits premier ou second outillages étant porté par des moyens adaptés pour appliquer une force de compression entre lesdites surfaces à souder, selon un axe de compression, en vue de réaliser ledit soudage par friction 15 linéaire, lequel procédé de soudage consiste : - à positionner ladite première pièce métallique dans ledit premier outillage et à la maintenir dans ce dernier par serrage entre lesdites premières surfaces de serrage au moins selon un premier axe de serrage, 20 - à positionner ladite seconde pièce métallique dans ledit second outillage et à la maintenir dans ce dernier par serrage entre lesdites secondes surfaces de serrage au moins selon un second axe de serrage, - à appliquer ladite force de compression entre lesdites surfaces à souder, par l'intermédiaire de ladite surface de fond dudit premier outillage et 25 de ladite surface de fond dudit second outillage, et selon ledit axe de compression, et à appliquer ledit mouvement d'oscillation selon ledit axe d'oscillation, pour obtenir le soudage par friction linéaire desdites première et seconde pièces métalliques au niveau desdites surfaces à souder ; et conformément à l'invention, ce procédé est caractérisé par le fait qu'il 30 consiste à prévoir au moins un élément saillant sur l'une au moins desdites surfaces d'appui, et à faire pénétrer ledit au moins un élément saillant dans la matière desdites première et/ou seconde pièces métalliques, jusqu'à déformation plastique de cette ou de ces dernière(s), lors du maintien par serrage de ladite première pièce métallique et/ou ladite seconde pièce 35 métallique, ou lors de l'application de ladite force de compression, de 3035345 4 manière adaptée pour reprendre au moins en partie les efforts générés par l'oscillation pendant le soudage. Selon une forme de réalisation particulière, le procédé consiste à maintenir par serrage ladite première pièce métallique et ladite seconde 5 pièce métallique selon un premier et un second axes de serrage non parallèles à l'axe d'oscillation, ledit serrage étant réalisé en faisant pénétrer au moins un élément saillant de l'une au moins desdites premières et secondes surfaces de serrage dans la matière de ladite première pièce métallique et/ou seconde pièce métallique, pour reprendre au moins en 10 partie les efforts générés par l'oscillation pendant le soudage. Selon encore une autre particularité, le procédé consiste à appliquer ladite force de compression en faisant pénétrer au moins un élément saillant de la surface de fond dudit premier et/ou dudit second outillage dans la matière de la pièce métallique associée pour reprendre au moins en partie 15 les efforts générés par l'oscillation pendant le soudage. Dans une forme de réalisation particulière, le procédé consiste à maintenir par serrage ladite première pièce métallique et/ou ladite seconde pièce métallique selon un premier et/ou un second axe(s) de serrage perpendiculaire(s) audit axe d'oscillation.

20 Selon encore une autre particularité, le procédé consiste, après l'opération de soudage par friction linéaire, à usiner lesdites première et seconde pièces métalliques assemblées, pour enlever au moins le bourrelet périphérique de soudage de l'opération de soudage par friction linéaire et les empreintes dues au marquage de la pénétration dudit ou desdits éléments 25 saillants. L'invention concerne encore une installation de soudage par friction linéaire d'une surface d'une première pièce métallique et d'une surface d'une seconde pièce métallique, laquelle installation comprend : - un premier outillage avec des premières surfaces d'appui comportant 30 une première surface de fond et des premières surfaces de serrage pour supporter ladite première pièce métallique, lesdites premières surfaces de serrage étant actives selon un premier axe de serrage, en association avec des moyens de serrage, - un second outillage avec des secondes surfaces d'appui comportant 35 une seconde surface de fond et des secondes surfaces de serrage pour 3035345 5 supporter ladite seconde pièce métallique, lesdites secondes surfaces de serrage étant actives selon un second axe de serrage, en association avec des moyens de serrage, - l'un desdits premier ou second outillages étant associé à des 5 moyens pour lui appliquer un mouvement d'oscillation selon un axe d'oscillation, et - l'autre desdits premier ou second outillages étant associé à des moyens pour appliquer une force de compression entre lesdites deux surfaces à souder selon un axe de compression, par l'intermédiaire desdites 10 première et seconde surfaces de fond, et conformément à l'invention, l'une au moins desdites premières ou secondes surfaces d'appui comporte au moins un élément saillant apte, lors de la mise en oeuvre desdits moyens de serrage et/ou de l'application de ladite force de compression, à pénétrer dans la matière de ladite première 15 pièce métallique et/ou de ladite seconde pièce métallique, jusqu'à déformation plastique. Selon une forme de réalisation particulière, les premières surfaces de serrage et les secondes surfaces de serrage comportent au moins un élément saillant apte, lors de la mise en oeuvre desdits moyens de serrage, à 20 pénétrer dans la matière de ladite première pièce métallique et de ladite seconde pièce métallique. Selon encore une forme de réalisation particulière, ladite première surface de fond et/ou ladite seconde surface de fond comporte(nt) au moins un élément saillant apte à pénétrer dans la matière de la pièce métallique 25 avec laquelle elle(s) est/sont en contact, lors de l'application de la force de compression. Ledit ou lesdits élément(s) saillant(s) est/sont de préférence en forme de pointe, avantageusement en forme de pointe pyramidale tronquée. Dans une variante de réalisation, ces éléments saillants se présentent 30 sous la forme de stries parallèles entre elles. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION L'invention sera encore illustrée, sans être aucunement limitée, par la description suivante en relation avec les dessins annexés dans lesquels : 3035345 6 - la figure 1 est une vue schématique d'une machine de soudage par friction linéaire ; - les figures 2 à 9 sont des vues schématiques qui illustrent en plusieurs étapes le procédé conforme à l'invention pour le soudage de deux pièces 5 métalliques par friction linéaire, à partir d'un premier mode de réalisation d'installation ; Parmi celles-ci : - la figure 2 est une vue schématique en perspective de l'un des outillages de l'installation conforme à l'invention, pour le maintien par serrage de l'une 10 des pièces à souder, cet outillage comportant les éléments saillants aptes à pénétrer dans la matière de ladite pièce à souder, et cet outillage étant ici illustré en position ouverte, avant serrage ; - la figure 3 est une vue de dessus de l'outillage en position ouverte illustré sur la figure 2 ; 15 - la figure 4 est une vue en perspective de l'outillage des figures 2 et 3, après positionnement de la pièce à souder, et avant le serrage de cette dernière ; - la figure 5 est une vue similaire à la figure 4, après le serrage de la pièce à souder et pénétration des éléments saillants d'outillage dans sa matière ; 20 - la figure 6 est une vue de dessus de l'autre outillage de l'installation, pour le maintien par serrage de l'autre pièce à souder, cet outillage comportant aussi les éléments saillants aptes à pénétrer la matière de cette autre pièce à souder, et cet outillage étant ici illustré en position ouverte, avant serrage ; - la figure 7 est une vue en perspective de l'outillage de la figure 6, après 25 positionnement de la pièce à souder et avant serrage de cette dernière ; - la figure 8 est une vue similaire à la figure 7, après le serrage de la pièce à souder et pénétration des éléments saillants d'outillage dans sa matière ; - la figure 9 est une vue schématique en perspective illustrant l'installation et l'opération de soudage par friction linéaire des deux pièces à souder, serrées 30 dans leur outillage respectif tel qu'illustré sur les figures 2 à 8 ; - la figure 10 est une vue en perspective illustrant la pièce brute obtenue après l'opération de soudage par friction linéaire, à partir de l'installation illustrée sur la figure 9, l'un des outillages supports ayant été enlevé ; - la figure 11 est une vue en perspective de la pièce brute obtenue après 35 soudage et extraction complète de ses outillages supports ; 3035345 7 - la figure 12 est une vue en perspective de la pièce selon la figure 11, obtenue après usinage pour enlever le bourrelet périphérique de soudage et les empreintes de pénétration des éléments saillants ; - les figures 13 à 15 sont des vues schématiques qui illustrent encore, en 5 plusieurs étapes, le procédé conforme à l'invention, pour le soudage de deux pièces métalliques par friction linéaire, à partir d'un second mode de réalisation d'installation ; Parmi celles-ci : - la figure 13 est une vue schématique en perspective d'une variante 10 d'outillage pour ce second mode de réalisation d'installation conforme à l'invention ; - la figure 14 est une vue en perspective de la pièce brute obtenue après soudage et extraction complète de ses outillages supports (conformes à la figure 13) ; 15 - la figure 15 est une vue en perspective de la pièce selon la figure 14 obtenue après usinage pour enlever le bourrelet périphérique de soudage et les empreintes de pénétration des éléments saillants ; - la figure 16 est une vue schématique en perspective d'un exemple possible d'éléments saillants, ici en forme de pointes pyramidales tronquées, 20 susceptibles d'être aménagés au niveau de certaines au moins des surfaces de serrage des outillages supports des pièces à souder ; - la figure 17 est une vue de côté de la figure 16; - la figure 18 est une vue schématique en perspective d'une variante d'éléments saillants, ici en forme de stries parallèles, susceptibles d'être 25 aménagés au niveau de certaines au moins des surfaces de serrage des outillages supports des pièces à souder ; - la figure 19 est une vue de côté de la figure 18. L'installation de soudage 1, telle que représentée schématiquement sur la figure 1, est adaptée pour le soudage par friction linéaire de deux 30 pièces à assembler P1 et P2. Par « soudage par friction linéaire », on entend encore un soudage « LFW » pour « Linear Friction Welding ». Une première pièce P1 à souder est destinée à être soumise à un mouvement d'oscillation en translation selon un axe d'oscillation 2 ; une 35 seconde pièce P2 à souder est quant à elle destinée à être soumise à une 3035345 8 poussée orientée selon un axe de compression 3 (encore appelé axe de forge). Ces deux axes 2, 3 sont perpendiculaires l'un par rapport à l'autre. Cette installation de soudage 1 comprend un bâti 5 équipé de deux 5 chariots 6, 7, à savoir - un chariot de forge 6, pour la réception de la seconde pièce P2 à souder, et - un chariot d'oscillation 7, pour la réception de la première pièce P1 à souder. Tel que précisé dans la suite de la description, les deux chariots 6 et 7 sont chacun équipés d'outillages 61, 71 pour la réception de l'une des pièces 10 P1 ou P2 à souder. Le chariot de forge 6 est manoeuvrable en translation selon l'axe de compression 3 précité, de sorte à pouvoir exercer une force de poussée en direction du chariot d'oscillation 7 lors de la mise en oeuvre de la technique de soudage par friction linéaire.

15 Pour cela, ce chariot de forge 6 coopère ici avec : - des moyens de guidage 6, pour le guidage en translation selon l'axe de compression 3, et - des moyens actionneurs linéaires 6, pour son déplacement selon ce même axe de compression 3.

20 Par exemple, les moyens de guidage 6a consistent en un système de guidage linéaire utilisant des éléments roulants précontraints (patins à billes ou à rouleaux) ou encore des paliers hydrostatiques ; et les moyens actionneurs linéaires 6b consistent en un vérin, apte à exercer une poussée par exemple de l'ordre de 10 kN à 2000 kN.

25 Le chariot d'oscillation 7 est quant à lui destiné à subir un mouvement d'oscillation en translation selon un axe parallèle à l'axe d'oscillation 2 de la pièce à souder P1 associée. A cet effet, le chariot d'oscillation 7 est assemblé avec : - des moyens de guidage 8, pour son guidage en translation selon une 30 direction parallèle à l'axe d'oscillation 2, cela sur une course admissible C, et - des moyens d'oscillation 9, pour appliquer une course utile d'oscillation U audit chariot d'oscillation 7, en translation selon l'axe d'oscillation 2 précité.

3035345 9 Les moyens de guidage 8 sont adaptés pour conférer un degré de liberté en translation à ce chariot d'oscillation 7, selon une direction parallèle à l'axe d'oscillation 2, tout en restreignant les cinq autres degrés de liberté. Les moyens d'oscillation 9 consistent avantageusement en un 5 actionneur linéaire du type vérin double effet. La fréquence d'oscillation peut être de l'ordre de plusieurs dizaines de Hertz (10 à 100 Hertz par exemple). Comme on le verra plus en détail en relation avec les figures suivantes les pièces à souder P1 et P2 comportent chacune une surface P1a 10 et P2a destinées à entrer en contact et à être assemblées par la technique de soudage par friction linéaire. Ces deux pièces P1 et P2 comportent également des surfaces qui vont venir prendre appui dans leur outillage support 61 et 71 (encore appelé « outillage de réception »).

15 Ces outillages de réception 61 et 71 comportent de leur côté chacun des surfaces d'appui 62, 72 pour supporter l'une des pièces métalliques P1, P2 à souder. Ces surfaces d'appui 62, 72 comportent chacune une surface de fond 621, 721 ; et ces deux surfaces de fond 621, 721 sont disposées en vis-à-vis 20 pour permettre l'application de la force de compression entre les deux surfaces à souder des pièces P1, P2, selon l'axe de compression 3, et cela par l'intermédiaire des moyens actionneurs 6. Ces surfaces d'appui 62, 72 comportent encore chacune des surfaces de serrage 622, 622', 722, 722', actives selon un ou plusieurs axes de 25 serrage, et cela en association avec des moyens de serrage adaptés. Ces surfaces de fond 621, 721 et surfaces de serrage 622, 622', 722, 722' sont conformées en fonction des dimensions et de la géométrie des pièces P1 et P2 à souder. L'axe de compression 3 de l'installation de soudage 1 est 30 perpendiculaire à l'axe d'oscillation 2. De son côté, l'axe de serrage des pièces P1, P2 peut être parallèle à l'axe d'oscillation 2 ; mais il peut également ne pas être parallèle à cet axe d'oscillation 2.

3035345 10 Chaque outillage 61, 71 peut aussi comporter plusieurs axes de serrage pour leurs pièces respectives P1 , P2, l'un d'eux, ou tous, étant non parallèle à l'axe d'oscillation 2. Conformément à l'invention, l'une au moins des surfaces d'appui 62, 5 72 des outillages 61, 71 de réception des pièces à souder Pl, P2, comporte au moins un élément saillant 10 apte, lors de la mise en oeuvre des moyens de serrage et/ou des moyens d'application de la force de compression, à pénétrer dans la matière de la pièce métallique P1 , P2 associée, jusqu'à déformation plastique.

10 Une telle particularité permet de reprendre au moins en partie les efforts générés par l'oscillation pendant le soudage : - lorsque le ou les éléments saillants 10 sont prévus sur la ou les surfaces de fond 621, 721 des outillages 61, 62, et/ou - lorsque le ou les éléments saillants 10 sont prévus sur une ou des 15 surfaces de serrage 622, 622', 722, 722' et que le ou les axes de serrage mis en oeuvre n'est ou ne sont pas parallèles à l'axe d'oscillation 2. Les figures 2 à 10 illustrent de manière schématique une forme de réalisation possible d'une installation de soudage conforme à l'invention et de son procédé de mise en oeuvre.

20 Les figures 2 et 3 représentent isolément (respectivement vu en perspective et de dessus) l'outillage 71 pour le maintien de la pièce Pl, ici en position ouverte, muni de surfaces d'appui 72 pour cette pièce P1 , qui se décomposent en une surface de fond 721 et des surfaces de serrage 722, 722'.

25 Pour réaliser ce serrage, l'outillage 71 comporte une embase fixe 73 et au moins un élément mobile 74, ici en l'occurrence deux éléments mobiles 741 et 742. Ces éléments mobiles 741 et 742 sont associés à des moyens de serrage adaptés (non représentés) genre vis ou actionneur vérin par 30 exemple. L'élément mobile 741 est adapté pour appliquer une force de serrage selon un axe S1 non parallèle à l'axe d'oscillation 2, ici en l'occurrence selon un axe S1 perpendiculaire à l'axe d'oscillation 2. Les surfaces de serrage 722' de l'élément mobile 741 et de l'embase 35 fixe 73 pour l'application de cette force de serrage selon l'axe Sl, comportent 3035345 11 une pluralité d'éléments saillants 10, tels que précités, dont certaines possibilités de structure sont détaillées plus loin dans la description, et qui sont adaptés pour pénétrer dans la matière de la pièce P1 lors de son serrage par lesdites surfaces de serrage 722'.

5 De son côté, l'élément mobile 742 est adapté pour appliquer sur la pièce P1 une force de serrage selon l'axe S2 qui est ici parallèle à l'axe d'oscillation 2 ; les surfaces de serrage correspondantes 722 ne comportent pas, ici, d'éléments saillants 10 (tout comme la surface de fond 721). Comme illustré sur la figure 4, la pièce P1 est positionnée dans 10 l'outillage 71 avec l'une de ses surfaces en regard de la surface de fond 721, et avec d'autres de ses surfaces en regard des surfaces de serrage 722, 722', sa surface à souder Fia s'étendant en saillie. Les moyens de serrage sont ensuite activés pour obtenir la pièce P1 convenablement serrée dans son outillage support 71, tel qu'illustré sur la 15 figure 5. Lors de ce serrage, les éléments saillants 10 des surfaces 722' pénètrent dans la matière des surfaces en correspondance de la pièce P1. Les figures 6, 7 et 8 sont similaires aux figures 3, 4 et 5, et illustrent l'outillage 61 pour le support de la pièce P2, en position ouverte (figure 6), 20 avec la pièce P2 positionnée et non serrée (figure 7) et avec la pièce P2 serrée (figure 8). La figure 6 représente isolément l'outillage 61 (ici en position ouverte) pour le maintien de la pièce P2, muni de surfaces d'appui 62 pour cette pièce P2, formées d'une surface de fond 621 et de surfaces de serrage 622, 622'.

25 Pour réaliser ce serrage, l'outillage 61 comporte une embase fixe 63 et au moins un élément mobile 64, ici en l'occurrence deux éléments mobiles 641 et 642. Ces éléments mobiles 641 et 642 sont associés à des moyens de serrage adaptés (non représentés) genre vis ou actionneur vérin par 30 exemple. L'élément mobile 641 est adapté pour appliquer une force de serrage S3 non parallèle à l'axe d'oscillation 2, ici en l'occurrence selon un axe S3 perpendiculaire à l'axe d'oscillation 2. Les surfaces de serrage 622' de l'élément mobile 641 et de l'embase 35 fixe 63 pour l'application de cette force de serrage selon l'axe S3 comportent 3035345 12 une pluralité d'éléments saillants 10, tels que précités, dont certaines possibilités de structure sont détaillées plus loin dans la description, et qui sont adaptés pour pénétrer dans la matière de la pièce P2 lors de son serrage par lesdites surfaces de serrage 622'.

5 De son côté, l'élément mobile 642 est adapté pour appliquer sur la pièce P2 une force de serrage selon un axe S4 qui est parallèle à l'axe d'oscillation 2 ; les surfaces de serrage correspondantes 622 ne comportent pas ici d'éléments saillants 10 (tout comme la surface de fond 621). Comme illustré sur la figure 7, la pièce P2 est positionnée dans 10 l'outillage 61, avec l'une de ses surfaces en regard de la surface de fond 621, et avec d'autres de ses surfaces en regard des surfaces de serrage 622, 622', sa surface à souder P2a s'étendant en saillie. Les moyens de serrage sont ensuite activés pour obtenir la pièce P2 convenablement serrée dans son outillage support 61, tel qu'illustré sur la 15 figure 8. Lors de ce serrage, les éléments saillants 10 des surfaces 622' pénètrent dans la matière des surfaces en correspondance de la pièce P2. Dans le mode de réalisation illustré, les outillages 61 et 71 ont été représentés schématiquement et identiques, mais ils peuvent bien entendu 20 être structurés différemment l'un de l'autre, en fonction des caractéristiques dimensionnelles et géométriques des pièces P1 et P2. Une fois les deux pièces P1 et P2 convenablement positionnées et serrées dans leurs outillages respectifs 61 et 71, l'opération de soudage par friction linéaire est mise en oeuvre de manière classique, tel qu'illustré sur la 25 figure 9, le chariot d'oscillation 7 appliquant le mouvement d'oscillation selon l'axe d'oscillation 2, avec application de l'effort de compression sur les deux surfaces à souder P1a et P2a, selon l'axe de compression 3 (appliqué par l'intermédiaire du vérin 6b et des surfaces de fond 621 et 721 des outillages 61 et 71).

30 Pendant l'opération de soudage, on comprend que les éléments saillants 10 des surfaces de serrage 722' et 622' reprennent une partie des efforts générés par l'oscillation pendant le soudage. Après le soudage, la pièce brute A, correspondant aux deux pièces P1 et P2 assemblées, est extraite des outillages supports 61 et 71 (figures 10 et 35 11).

3035345 13 Sur ces deux figures, on remarque le bourrelet périphérique de soudage B de matière résiduelle de l'opération de soudage (sur la périphérie de la zone de soudage) et les empreintes E liées au marquage de la pénétration des éléments saillants 10 dans la matière des pièces P1 et P2.

5 Les deux pièces P1 et P2 sont ensuite usinées pour enlever ledit bourrelet de soudage B et lesdites empreintes E, afin d'obtenir la pièce finie C telle qu'illustrée sur la figure 12. Dans une variante de réalisation d'installation, le ou les éléments saillants 10 sont prévus uniquement sur l'une au moins des surfaces de fond 10 621, 721, et de préférence sur ces deux surfaces de fond 621 et 721. Un exemple d'un tel outillage 61 est illustré sur la figure 13. Cet outillage 61 de la figure 13 est similaire à celui illustré sur la figure 2, mais les éléments saillants 10 sont ici prévus sur la surface de fond 621. L'outillage 71 (non représenté) est similaire à l'outillage 61 et comporte 15 également des éléments saillants 10 sur sa surface de fond 721. Dans ce cas, on comprend que les éléments saillants 10 pénètrent dans la matière des pièces P1 et P2 lors de leur mise en compression selon l'axe de compression 3. Et de la même manière, ces éléments saillants 10 assurent la reprise d'une 20 partie des efforts générés par l'oscillation pendant le soudage. Après soudage, on obtient la pièce brute A' illustrée sur la figure 14, avec le bourrelet périphérique de soudage B et les empreintes E de marquage des éléments saillants 10. Une opération finale d'usinage permet d'obtenir la pièce finie C' de la 25 figure 15. Bien entendu, dans d'autres variantes de réalisation, les éléments saillants 10 peuvent être prévus à la fois sur les surfaces de fond et sur certaines des surfaces de serrage (ou toutes) des outillages 61 et 71. Les surfaces qui portent les éléments saillants 10 peuvent s'étendre 30 dans un plan non parallèle à l'axe d'oscillation 2. Une forme de réalisation possible des éléments saillants 10 est représentée schématiquement sur les figures 16 et 17. Ici, ces éléments saillants 10 consistent en des pointes de forme générale pyramidale tronquée dont la hauteur peut être de l'ordre de 2 à 3 mm, avec 3035345 14 une base carrée ayant 2 à 4 mm de côté et répartis à raison d'une dizaine par cm2. Ces pointes 10 sont réalisées monobloc dans la partie d'outillage correspondante ; l'outillage correspondant est réalisé en un matériau plus 5 « dur » que la matière des pièces P1 et P2 et/ou traité pour accroitre sa dureté, de sorte que les pointes ne s'émoussent pas avec le temps. Les éléments saillants 10 utilisés sur les outillages des figures 2 à 11 et 13 correspondent à de telles pointes en forme de pyramide tronquée. Une variante de réalisation des éléments saillants 10 est représentée 10 schématiquement sur les figures 18 et 19. Ici, les éléments saillants 10 sont en forme de stries parallèles dont la hauteur peut être de l'ordre de 2 à 3 mm, espacées d'un pas de l'ordre de 3 à 4 mm.

Claims

REVENDICATIONS- 1.- Procédé de soudage d'une surface (P1a) d'une première pièce (P1) métallique et d'une surface (P2a) d'une seconde pièce (P2) métallique par une technique d'assemblage par friction linéaire, au moyen d'une installation de soudage par friction linéaire comprenant un premier outillage (71) avec des premières surfaces d'appui (72) comportant des premières surfaces de serrage (722') et une première surface de fond (721), pour supporter ladite première pièce métallique (P1), et un second outillage (61) avec des secondes surfaces d'appui (62) comportant des secondes surfaces de serrage (622') et une seconde surface de fond (621) pour supporter ladite seconde pièce métallique (P2), l'un desdits premier ou second outillages (71) étant porté par des moyens (7, 9) pour lui appliquer un mouvement d'oscillation selon un axe d'oscillation (2), et l'autre desdits premier ou second outillages (61) étant porté par des moyens (6, 6b) adaptés pour appliquer une force de compression entre lesdites surfaces à souder (P1a, P2a), selon un axe de compression (3), en vue de réaliser ledit soudage par friction linéaire, lequel procédé de soudage consiste : - à positionner ladite première pièce métallique (P1) dans ledit premier outillage (71) et à la maintenir dans ce dernier par serrage entre lesdites premières surfaces de serrage (722') au moins selon un premier axe de serrage (S1), - à positionner ladite seconde pièce métallique (P2) dans ledit second outillage (61) et à la maintenir dans ce dernier par serrage entre lesdites secondes surfaces de serrage (622') au moins selon un second axe de serrage (S3), - à appliquer ladite force de compression entre lesdites surfaces à souder (P1a, P2a) , par l'intermédiaire de ladite surface de fond (721) dudit premier outillage (71) et de ladite surface de fond (621) dudit second outillage (61), et selon ledit axe de compression (3), et à appliquer ledit mouvement d'oscillation selon ledit axe d'oscillation (2), pour obtenir le soudage desdites premières et secondes pièces métalliques (P1 P2) par friction linéaire au niveau desdites surfaces à souder (P la, P2a), caractérisé en ce qu'il consiste : 3035345 16 à prévoir au moins un élément saillant (10) sur l'une au moins desdites surfaces d'appui (72, 62), et à faire pénétrer ledit au moins un élément saillant (10) dans la matière desdites première et/ou seconde pièces métalliques (P1, P2), jusqu'à déformation plastique de cette ou de ces 5 dernière(s), lors du maintien par serrage de ladite première pièce métallique (P1) et/ou ladite seconde pièce métallique (P2), ou lors de l'application de ladite force de compression, de manière adaptée pour reprendre au moins en partie les efforts générés par l'oscillation pendant le soudage.
2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à 10 maintenir par serrage ladite première pièce métallique (P1) et ladite seconde pièce métallique (P2) selon un premier et un second axes de serrage (S1, S3) non parallèles audit axe d'oscillation, ledit serrage étant réalisé en faisant pénétrer au moins un élément saillant (10) de l'une au moins desdites première et seconde surfaces de serrage (622', 722') dans la matière de 15 ladite première et/ou seconde pièce métallique (P1, P2), pour reprendre au moins en partie les efforts générés par l'oscillation pendant le soudage.
3.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il consiste à appliquer ladite force de compression en faisant pénétrer au moins un élément saillant (10) de la surface de fond (621, 20 721) dudit premier et/ou dudit second outillage (61, 71) dans la matière de la pièce métallique associée (P1, P2) pour reprendre au moins en partie les efforts générés par l'oscillation pendant le soudage.
4.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il consiste à maintenir par serrage ladite première pièce 25 métallique (P1) et/ou ladite seconde pièce métallique (P2) selon un premier et/ou un second axe de serrage (S1, S3) perpendiculaire(s) audit axe d'oscillation (2).
5.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il consiste, après l'opération de soudage par friction 30 linéaire, à usiner lesdites premières et secondes pièces métalliques assemblées (A, A'), pour enlever au moins le bourrelet (B) périphérique de soudage de ladite opération de soudage par friction linéaire et les empreintes (E) dues au marquage de la pénétration dudit ou desdits éléments saillants (10). 3035345 17
6.- Installation de soudage par friction linéaire d'une surface (P1a) d'une première pièce métallique (P1) et d'une surface (P2a) d'une seconde pièce métallique (P2), laquelle installation comprend : - un premier outillage (71) avec des premières surfaces d'appui (72) 5 comportant une première surface de fond (721) et des premières surfaces de serrage (722') pour supporter ladite première pièce métallique (P1), lesdites premières surfaces de serrage (722') étant actives selon un premier axe de serrage (S1), en association avec des moyens de serrage, - un second outillage (61) avec des secondes surfaces d'appui (62) 10 comportant une seconde surface de fond (621) et des secondes surfaces de serrage (622') pour supporter ladite seconde pièce métallique (P2), lesdites secondes surfaces de serrage (622') étant actives selon un second axe de serrage (S3), en association avec des moyens de serrage, - l'un desdits premier ou second outillage (71) étant associé à des 15 moyens pour lui appliquer un mouvement d'oscillation selon un axe d'oscillation (2), et - l'autre desdits premier ou second outillage (61) étant associé à des moyens pour appliquer une force de compression entre lesdites deux surfaces à souder (P1a, P2a) selon un axe de compression (3), par 20 l'intermédiaire desdites première et seconde surfaces de fond (621, 721), caractérisée en ce que l'une au moins desdites premières ou secondes surfaces d'appui (722', 622'), comporte au moins un élément saillant (10) apte, lors de la mise en oeuvre desdits moyens de serrage et/ou de l'application de ladite force de compression, à pénétrer dans la matière de 25 ladite première pièce métallique (P1) et/ou de ladite seconde pièce métallique (P2), jusqu'à déformation plastique.
7.- Installation selon la revendication 6, caractérisée en ce que lesdites premières surfaces de serrage (722') et lesdites secondes surfaces de serrage (622') comportent au moins un élément saillant (10), apte, lors de 30 la mise en oeuvre desdits moyens de serrage, à pénétrer dans la matière de ladite première pièce métallique (P1) et de ladite seconde pièce métallique (P2).
8.- Installation selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7, caractérisée en ce que ladite première surface de fond (721) et/ou ladite seconde surface de fond (621) comporte(nt) au moins un élément saillant 3035345 18 (10) apte à pénétrer dans la matière de la pièce métallique (P1, P2) avec laquelle elle(s) est/sont en contact, lors de l'application de la force de compression.
9.- Installation selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, 5 caractérisée en ce que ledit ou lesdits élément(s) saillant(s) (10) est/sont en forme de pointe.
10.- Installation selon la revendication 9, caractérisée en ce que ledit ou lesdits élément(s) saillant(s) (10) est/sont en forme de pointes pyramidales tronquées. 10
11.- Installation selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisée en ce que lesdits éléments saillants (10) sont en forme de stries parallèles entre elles.