Faits marquants
- Le soudage par fusion implique la fusion des métaux de base assemblés, tandis que le soudage à l'état solide ne fait pas fondre les métaux de base. Les techniques de soudage par fusion telles que le soudage MIG, TIG et le soudage à la baguette font fondre les métaux à l'aide d'un arc ou d'une flamme pour former un bain de fusion qui refroidit dans un joint. Comme le soudage par friction-malaxage et par ultrasons, le soudage à l'état solide crée une liaison par pression et friction extrêmes sans fondre.
- Les soudures par fusion ont une résistance et une flexibilité supérieures à celles des soudures à l'état solide. Le métal fondu et mélangé dans le bain de fusion crée une liaison métallurgique et un joint homogène. Les soudures à l'état solide comportent moins de mélange de métaux de base, ce qui entraîne une résistance des joints inférieure.
- Le soudage à l'état solide est avantageux pour les matériaux sensibles à la chaleur élevée comme l'aluminium et le magnésium. L'absence de fusion permet un meilleur contrôle sur la zone affectée par la chaleur et évite des problèmes tels que le changement de composition de l'alliage, la porosité et la fragilisation. Le soudage par fusion peut altérer les éléments d'alliage dans la zone de soudure, entraînant une faiblesse.
Qu’est-ce que le soudage par fusion ?
Le soudage par fusion est un type de procédé de soudage qui consiste à assembler deux ou plusieurs pièces de métal en les faisant fondre au niveau du joint et en leur permettant de se solidifier en une seule pièce continue. Le terme « fusion » fait référence à la fusion et au mélange des matériaux de base pour créer le joint de soudure.
Lors du soudage par fusion, une source de chaleur est appliquée aux matériaux pour élever leur température jusqu'au point où ils fondent. Selon la méthode de soudage spécifique, cette source de chaleur peut être une flamme nue, un arc électrique, un laser ou un faisceau d'électrons. Une fois les matériaux fondus, ils sont rassemblés et lorsqu’ils refroidissent et se solidifient, ils forment un lien robuste et métallurgique.
Qu’est-ce que le soudage à l’état solide ?
Le soudage à l'état solide est un groupe de procédés de soudage qui créent une liaison entre deux matériaux sans les faire fondre dans un état entièrement liquide. Contrairement au soudage par fusion, où les matériaux de base sont fondus pour former une soudure, le soudage à l'état solide réalise une liaison grâce à une combinaison de pression, de température et de temps, le tout dans la phase solide des matériaux impliqués. Ce processus est également connu sous le nom de « liaison à l’état solide » ou « assemblage à l’état solide ».
L'absence de fusion complète dans le soudage à l'état solide présente plusieurs avantages, notamment la préservation des propriétés des matériaux et l'assemblage de matériaux différents qui pourraient ne pas être compatibles avec les méthodes traditionnelles de soudage par fusion. Le processus se déroule à des températures inférieures au point de fusion des matériaux de base, ce qui réduit le risque d'introduction de défauts et permet un contrôle précis du processus de liaison.
Différence entre le soudage par fusion et le soudage à l'état solide
- La différence fondamentale réside dans l’état des matériaux de base pendant le processus de soudage. Lors du soudage par fusion, les matériaux sont chauffés jusqu'à l'état fondu et complètement fondus au niveau du joint, formant ainsi une fusion des matériaux parents. En revanche, le soudage à l’état solide permet une liaison sans faire fondre les matériaux jusqu’à un état entièrement liquide, préservant ainsi les propriétés originales du matériau.
- Le soudage par fusion nécessite des températures relativement élevées pour faire fondre les matériaux de base et créer le joint de soudure. Dans le soudage à l'état solide, la température est plus basse, car le processus repose sur un chauffage localisé par friction, vibrations ultrasoniques ou autres méthodes, sans atteindre le point de fusion des matériaux.
- Le soudage par fusion peut provoquer des déformations importantes et des contraintes résiduelles dans les composants soudés en raison des températures élevées impliquées. D'autre part, le soudage à l'état solide produit des niveaux plus faibles de distorsion et de contrainte résiduelle car il se produit à des températures plus basses et avec moins d'apport thermique.
- Le soudage par fusion produit un joint continu et homogène avec une fusion complète des matériaux de base. La qualité du joint peut varier lors du soudage à l'état solide en fonction du procédé spécifique utilisé. Certaines méthodes de soudage à l'état solide, comme le soudage par friction malaxage, peuvent créer des joints présentant d'excellentes propriétés mécaniques et des défauts minimes, tandis que d'autres peuvent avoir des limites dans des applications spécifiques.
- Le soudage par fusion est bien adapté pour assembler des matériaux similaires avec des points de fusion compatibles. Cependant, il peut être difficile de souder efficacement des matériaux différents en raison de leurs propriétés thermiques différentes. D'autre part, le soudage à l'état solide offre des avantages pour l'assemblage de matériaux différents, car il évite une fusion complète, permettant ainsi le collage de matériaux présentant des caractéristiques très différentes.
Comparaison entre le soudage par fusion et le soudage à l'état solide
| Paramètre de comparaison | Soudage par fusion | Soudage à l'état solide |
|---|---|---|
| Apport de chaleur | Un apport thermique élevé conduit à la fusion complète des matériaux | Faible apport de chaleur, réduisant le risque de distorsion et préservant les propriétés des matériaux |
| Force articulaire | Joint généralement solide grâce à la fusion complète des matériaux | Joints solides, en particulier dans certains procédés à l'état solide |
| Applicabilité à différents | Difficile de souder des matériaux différents en raison des différences de points de fusion | Avantageux pour assembler des matériaux différents avec des propriétés différentes |
| Changements métallurgiques | Peut provoquer des changements métallurgiques et des zones affectées par la chaleur | Modifications métallurgiques minimes ou inexistantes puisqu'aucune fusion complète ne se produit |
| Défauts articulaires | Sujet aux défauts comme la porosité, les fissures et les inclusions | Produit généralement moins de défauts en raison d'un apport de chaleur plus faible et d'un processus contrôlé |
- https://www.cambridge.org/core/journals/mrs-bulletin/article/phenomenological-modeling-of-fusion-welding-processes/04984333CB143DBF4886530F36102D5E
- https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0924013617304181
Dernière mise à jour : 27 août 2023
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Piyush Yadav a passé les 25 dernières années à travailler comme physicien dans la communauté locale. C'est un physicien passionné par l'idée de rendre la science plus accessible à nos lecteurs. Il est titulaire d'un baccalauréat en sciences naturelles et d'un diplôme d'études supérieures en sciences de l'environnement. Vous pouvez en savoir plus sur lui sur son page bio.
