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Soudage à froid: assembler des métaux sans chaleur

Soudage à froid: assembler des métaux sans chaleur

Lorsque nous pensons à un mode opératoire de soudage, la toute première chose qui nous vient à l'esprit est l'utilisation de la chaleur. Chauffer les métaux à leur point de fusion et les fusionner ensemble est le fonctionnement de la plupart des techniques de soudage.

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Des techniques telles que le soudage à l'arc, le soudage par friction, le soudage par ultrasons et le soudage au laser impliquent toutes la chaleur d'une manière ou d'une autre. En fait, la chaleur est considérée comme synonyme de soudage et fait partie intégrante de l'assemblage de deux matériaux.

Mais c'est loin d'être vrai et le soudage à froid en est la preuve évidente. Le soudage à froid est le processus d'assemblage de deux métaux sans utiliser de chaleur.

Cela peut sembler impossible, mais c'est l'une des méthodes de soudage les plus populaires.

L'élément de chaleur dans un processus de soudage est utilisé pour rendre les pièces suffisamment plastiques pour que la diffusion des atomes puisse avoir lieu, soit entre les deux pièces, soit avec un milieu différent au milieu.

Cependant, il n’est pas obligatoire d’utiliser la chaleur pour joindre les matériaux. Le soudage à l'état froid le démontre en temps réel.

Le soudage à froid (également connu sous le nom de soudage sous pression à froid et de soudage par contact) utilise la pression pour joindre deux matériaux. Scientifiquement, ce processus est appelé diffusion à l'état solide et utilise la pression pour créer des soudures.

Lorsque deux matériaux sont pressés ensemble, ils ne se soudent généralement pas l'un à l'autre. Ceci est principalement dû au fait qu'il existe une couche d'oxyde ou une fine barrière à la surface des matériaux.

Si nous prenons le cas d’un métal, une couche d’oxyde en surface est comme une barrière qui ne lui permet pas de se diffuser avec un autre métal.

Le soudage à froid résout ce problème en préparant les métaux avant qu'ils ne soient soudés. Le processus de préparation implique le nettoyage ou le brossage des métaux à un point tel que l'oxyde supérieur ou la couche barrière est enlevé.

Ceci est réalisé en dégraissant le métal, puis en le brossant.

Une fois que la propreté de surface souhaitée est obtenue, les deux matériaux sont pressés ensemble mécaniquement avec la bonne quantité de force. La force dépend du matériau lui-même, car certains matériaux ne peuvent souder qu'à des pressions élevées.

Une des conditions requises pour le soudage à froid est qu'au moins un des matériaux doit être ductile et ne doit pas avoir subi de durcissement sévère.

Cela réduit évidemment la liste des matériaux qui peuvent être le candidat pour le soudage à froid. Les métaux mous sont les meilleurs choix pour le soudage à froid.

Les joints les plus courants possibles avec le soudage à froid sont:

  • Joint bout à bout
  • Joint de recouvrement

Dans le joint bout à bout, le retrait de la couche barrière du métal n'est pas souvent nécessaire car la déformation plastique qui se produit pendant le processus d'assemblage brise automatiquement la barrière. Cependant, les joints à recouvrement nécessitent un traitement spécial car sinon, les matériaux n'adhéreront pas les uns aux autres.

Le soudage à froid a des siècles d'histoire. Les excavateurs ont trouvé des ustensiles de soudure à froid qui remontent à l'âge du bronze.

La première expérience scientifique de soudure à froid a été réalisée en 1724 par le révérend J. Desaguliers.

Son expérience a été alimentée par l'observation que lorsqu'il pressait et tordait ensemble deux boules de plomb du même diamètre, elles se collaient l'une à l'autre. Des tests supplémentaires ont montré que parfois, la force de liaison est presque similaire à celle du métal-mère.

De nombreuses théories ont tenté d'expliquer ce phénomène, y compris la recristallisation et l'hypothèse énergétique. Cependant, ils ont tous été réfutés.

Actuellement, l'explication acceptée est la création d'une liaison métallique résultant de l'interaction entre les ions libres et les électrons lorsque deux métaux sont pressés ensemble.

Lorsque le soudage à froid est effectué avec la bonne procédure et le bon traitement des matériaux, les résultats sont souvent aussi forts que le métal-mère.

Un soudage à froid parfait est très difficile à réaliser. Cela est dû à plusieurs raisons telles que des couches d'oxyde qui se forment au-dessus du métal dans des conditions atmosphériques, des irrégularités de surface, une contamination de surface, etc.

Les soudures à froid optimales ne se produisent que lorsque les deux surfaces qui sont pressées ensemble sont propres et exemptes de toute forme de contaminants. De plus, plus la surface est plate et régulière, plus la soudure sera facile et uniforme.

En outre, il existe des limites quant aux types de métaux que le soudage à froid peut joindre. Les métaux mous non ferreux sont les seuls candidats appropriés pour le soudage à froid.

Le cuivre et l'aluminium sont les deux métaux les plus couramment soudés à froid. Les métaux contenant du carbone ne peuvent pas être soudés à froid.

L'avantage le plus remarquable du soudage à froid est que les soudures résultantes ont la même force de liaison que celle du matériau d'origine. Cet exploit est très difficile à recréer dans la métallurgie.

Le travail à froid peut également souder les séries d'aluminium 2xxx et 7xxx, ce qui n'est souvent pas possible avec d'autres formes de soudage.

Dans les industries, le soudage à froid est connu pour sa capacité à souder ensemble l'aluminium et le cuivre qui sont souvent difficiles à souder avec d'autres formes de techniques de soudage. Cependant, la liaison créée entre les deux matériaux par soudage à froid est très forte.

Le soudage à froid permet d'obtenir des soudures propres et solides sans formation de composés intermétalliques fragiles.

Le soudage à froid est principalement appliqué aux fils de soudage. Comme il n'y a pas de chaleur et que le processus peut être effectué rapidement, le soudage à froid peut garantir des fils parfaitement soudés, principalement avec de l'aluminium, du cuivre, du laiton 70/30, du zinc, de l'argent et des alliages d'argent, du nickel et de l'or.

Il existe même des outils portables que vous pouvez utiliser pour souder à froid les fils, ce qui le rend très portable et facile à utiliser.

Le soudage à froid est également utilisé dans les cas où des métaux différents doivent être assemblés, comme celui entre le cuivre et l'aluminium dont nous avons déjà parlé.

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Le soudage à froid fournit l'une des soudures les plus solides pour créer des liaisons de type métal-mère. Il ne nécessite pas d’énergie thermique ni d’outils spéciaux. Parmi les techniques de soudage les plus populaires, la soudure à froid montre que la chaleur n'est pas nécessaire si vous assemblez des types de matériaux spécifiques.


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