FR3128392A1 - Appareil de soudage par friction linéaire comprenant un dispositif de régulation de la température d’au moins une des pièces à souder - Google Patents
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Abstract
Appareil de soudage par friction linéaire comprenant un dispositif de régulation de la température d’au moins une des pièces à souder. L’invention a pour objet un appareil (10) de soudage par friction linéaire pour fixer ensemble deux pièces (100, 200) comprenant, pour chaque pièce, un support (20, 30) avec une zone de réception (22, 32) d’une des pièces, et un dispositif de régulation (210) de la température d’une desdites pièces (200). Le dispositif de régulation (210) est intégré à un des supports (30) et l’appareil (10) comporte des moyens de contrôle (260) connectés au dispositif de régulation (210) et configurés pour réguler la température de la zone de réception (32) dudit support (30). Cet appareil de soudage par friction linéaire permet de réguler la température des pièces à souder, ou de leur assemblage, avant, pendant et après la soudure, en fonction de la température souhaitée pour lesdites pièces ou ledit assemblage. Figure 2
Description
La présente demande se rapporte à un appareil de soudage par friction linéaire pour fixer ensemble deux pièces, qui comporte un dispositif de régulation de la température d’au moins une desdites pièces.
De façon connue, lors de l'utilisation d'un appareil de soudage par friction linéaire (LFW, acronyme de « Linear Friction Welding » en anglais), les pièces à souder sont maintenues sur des supports par des moyens de fixation. En fonction des dimensions des pièces, les moyens de fixations peuvent englober totalement lesdites pièces, ou servir localement d'outil de serrage de ces pièces.
Au cours d’un cycle de soudage par friction linéaire, une première pièce est fixée et maintenue sur son support, puis est mise en contact avec une deuxième pièce. Cette deuxième pièce est entrainée en oscillation par rapport à la première pièce, suite au mouvement d’oscillation de son support.
Le frottement mécanique entre les pièces génère de la chaleur, qui permet de déformer visco-plastiquement et de mélanger les matériaux desdites pièces à l’interface de contact entre ces pièces, et ainsi leur soudure l’une à l’autre.
Un cycle de refroidissement est effectué post-soudage. Ce cycle de refroidissement post-soudage peut être non piloté (i.e. l’assemblage soudé refroidit naturellement dans l’appareil de soudage par friction linéaire, ou à l’air libre), ou bien être piloté (i.e. l’assemblage soudé subit une convection forcée par exemple).
Il est connu que les propriétés métallurgiques et les contraintes résiduelles des joints de soudure (i.e. entre autre à l’interface soudée entre les pièces) sont directement influencées par le cycle de refroidissement post-soudage.
Une vitesse de refroidissement post-soudage rapide (i.e. inférieure à quelques secondes pour revenir à la température ambiante) peut être nécessaire pour créer un effet de trempe. Tandis qu’un cycle de refroidissement post-soudage long peut permettre de diminuer des concentrations locales élevées de contraintes résiduelles.
Pour cela, il existe des systèmes de refroidissement par projection d'eau et d'air, externes aux appareils de soudage par friction linéaire, ainsi que des systèmes de refroidissement comprenant des éléments à l'état cryogénique.
En outre, avant le cycle de soudage, il peut être nécessaire de chauffer les pièces à souder pour accélérer la soudure et améliorer la qualité des pièces soudées, et notamment pour éviter une fissuration à chaud des pièces.
Pour cela, il existe actuellement des systèmes de chauffage des pièces, internes ou externes aux appareils de soudage par friction linéaire, qui permettent un chauffage assisté par effet Joule ou par induction.
Toutefois, il existe un besoin d’un appareil de soudage par friction linéaire comprenant à la fois un système de chauffage et un système de refroidissement des pièces à souder.
La présente invention vise à proposer un appareil de soudage par friction linéaire comprenant des moyens de refroidissement et de chauffage d’au moins une des pièces à souder, directement intégrés dans ledit appareil.
A cet effet, l’invention a pour objet un appareil de soudage par friction linéaire pour fixer ensemble des première et deuxième pièces, comprenant un premier support comportant une zone de réception de la première pièce, un deuxième support comportant une zone de réception de la deuxième pièce, et un dispositif de régulation de la température d’au moins une desdites pièces.
Selon l’invention, le dispositif de régulation est intégré à au moins un des premier ou deuxième supports.
Selon l’invention, l’appareil comporte en outre des moyens de contrôle connectés au dispositif de régulation et configurés pour réguler la température de la zone de réception dudit premier ou deuxième support.
Avantageusement, comme le dispositif de régulation est directement intégré dans un des supports de l’appareil de soudage par friction linéaire, au moins une partie du dispositif de régulation est en contact avec une des pièces à souder. Le dispositif de régulation permet ainsi, en combinaison avec les moyens de contrôle, de contrôler la température de la pièce disposée dans la zone de réception du support, au moyen d’un transfert thermique par conduction entre l’appareil de soudage par friction linéaire et la pièce à souder. Ceci permet, en fonction de la température de la pièce souhaitée, de réguler efficacement la température des pièces à souder, ou l’assemblage des pièces soudées, avant, pendant et après la soudure.
Selon une autre caractéristique, chacun des premier et deuxième supports comprend un dispositif de régulation de la température d’une desdites pièce, les moyens de contrôle étant connectés à chaque dispositif de régulation et configurés pour réguler la température de la zone de réception de chacun des premier et deuxième supports.
Selon une autre caractéristique, ledit ou chacun des premier et deuxième supports comporte au moins un canal traversé par un fluide caloporteur.
Selon une autre caractéristique, ledit ou chaque canal comporte une pluralité de tubes disposés parallèlement les uns aux autres et reliés entre eux en serpentin de sorte que le fluide caloporteur circule dans chaque tube dudit canal.
Selon une autre caractéristique, ledit ou chaque canal s’étend sous et/ou sur au moins 30% de la zone de réception dudit ou de chacun des premier et deuxième supports.
Selon une autre caractéristique, les moyens de contrôle sont également configurés pour ajuster un débit du fluide caloporteur.
Selon une autre caractéristique, le fluide caloporteur est choisi parmi les fluides suivants : de l’eau, de l’huile, de l’azote, du dioxide de carbone ou de l’hélium.
Selon une autre caractéristique, les moyens de contrôle sont configurés pour chauffer la zone de réception dudit ou de chacun des premier et deuxième supports. Ainsi, cet appareil de soudage par friction linéaire permet de préchauffer la ou les pièces à souder, de manière à les rendre plus ductiles et à éviter une fissuration à chaud en apportant une partie de l’énergie pour assurer le cycle de soudage par friction.
Selon une autre caractéristique, les moyens de contrôle sont configurés pour refroidir la zone de réception dudit ou de chacun des premier et deuxième supports. Ainsi, cet appareil permet de refroidir rapidement une zone de soudure, et par exemple de reproduire les effets d’une trempe qui est nécessaire pour certains alliages d’aluminium, ou de refroidir lentement la zone de soudure, de manière à réduire les contraintes résiduelles, à éviter les fissurations à chaud, et à assurer un vieillissement local du matériau au niveau du joint de soudure.
Selon une autre caractéristique, les moyens de contrôle sont configurés pour chauffer et refroidir la zone de réception dudit ou de chacun des premier et deuxième supports.
Selon une autre caractéristique, les moyens de contrôle sont configurés pour réguler la température de la zone de réception dudit ou de chacun des premier et deuxième supports pendant une durée prédéterminée.
Selon une autre caractéristique, la zone de réception dudit ou de chacun des premier et deuxième supports est réalisée en alliage métallique de cuivre, de fer et de nickel, ou de tungstène.
D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description de l’invention qui va suivre, description donnée à titre d'exemple uniquement, en regard des dessins annexés parmi lesquels :
Claims (10)
- Appareil (10) de soudage par friction linéaire pour fixer ensemble des première et deuxième pièces (100, 200), comprenant un premier support (20) comportant une zone de réception (22) de la première pièce (100), un deuxième support (30) comportant une zone de réception (32) de la deuxième pièce (200), et un dispositif de régulation (110, 210, 310) de la température d’au moins une desdites pièces (100, 200), caractérisé en ce que ledit dispositif de régulation (110, 210, 310) est intégré à au moins un des premier ou deuxième supports (20, 30) et en ce que l’appareil (10) comporte des moyens de contrôle (160, 260, 360) connectés au dispositif de régulation (110, 210, 310) et configurés pour réguler la température de la zone de réception (22, 32) dudit premier ou deuxième support (20, 30).
- Appareil (10) de soudage par friction linéaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacun des premier et deuxième supports (20, 30) comprend un dispositif de régulation (110, 210) de la température d’une desdites pièce (100, 200), les moyens de contrôle (160, 260, 360) étant connectés à chaque dispositif de régulation (110, 210) et configurés pour réguler la température de la zone de réception (22, 32) de chacun des premier et deuxième supports (20, 30).
- Appareil (10) de soudage par friction linéaire selon l’une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit ou chacun des premier et deuxième supports (20, 30) comporte au moins un canal (150, 250) traversé par un fluide caloporteur.
- Appareil (10) de soudage par friction linéaire selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit ou chaque canal (150, 250) comporte une pluralité de tubes (156, 256) disposés parallèlement les uns aux autres et reliés entre eux en serpentin de sorte que le fluide caloporteur circule dans chaque tube (156, 256) dudit canal (150, 250).
- Appareil (10) de soudage par friction linéaire selon l’une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que ledit ou chaque canal (150, 250) s’étend sous et/ou sur au moins 30% de la zone de réception (22, 32) dudit ou de chacun des premier et deuxième supports (20, 30).
- Appareil (10) de soudage par friction linéaire selon l’une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que les moyens de contrôle (160, 260, 360) sont configurés pour ajuster un débit du fluide caloporteur.
- Appareil (10) de soudage par friction linéaire selon l’une des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que le fluide caloporteur est choisi parmi les fluides suivants : de l’eau, de l’huile, de l’azote, du dioxide de carbone ou de l’hélium.
- Appareil (10) de soudage par friction linéaire selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les moyens de contrôle (160, 260, 360) sont configurés pour chauffer et/ou refroidir la zone de réception (22, 32) dudit ou de chacun des premier et deuxième supports (20, 30).
- Appareil (10) de soudage par friction linéaire selon l’une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les moyens de contrôle (160, 260, 360) sont configurés pour réguler la température de la zone de réception (22, 32) dudit ou de chacun des premier et deuxième supports (20, 30) pendant une durée prédéterminée.
- Appareil (10) de soudage par friction linéaire selon l’une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la zone de réception (22, 32) dudit ou de chacun des premier et deuxième (20, 30) est réalisée en alliage métallique de cuivre, de fer et de nickel, ou de tungstène.
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