Qu'est-ce que le perçage par friction thermique ?

Le perçage est un système de réduction ancestral qui consiste à utiliser un guide ou un foret motorisé pour réduire l’écart transversal d’une pièce à usiner. Le foret est pressé contre la surface de la pièce à usiner, puis tourne pour retirer de la matière, créant ainsi un écart dans la pièce. Le perçage par friction, cependant, est un procédé de découpe spécial qui se caractérise par l’utilisation de la friction. Pour en savoir plus sur le forage par friction et son fonctionnement, poursuivez votre lecture.

Historique

En 1923, le Français Jean-Claude de Valière a tenté de fabriquer un dispositif permettant de percer des trous dans le métal en utilisant la chaleur de friction, plutôt qu’à l’aide d’un usinage. Ce dispositif n’a connu qu’un succès mitigé, car à l’époque, les matériaux appropriés n’étaient pas encore disponibles. De plus, il n’avait pas encore trouvé la structure appropriée pour ce type d’outil. Ce n’est que dans les années 1980 qu’un outil utile a pu être produit

Introduction

De nos jours, dans plusieurs applications industrielles, la fixation de tôles minces avec des parties à parois minces et des profilés en forme de tuyaux est largement utilisée. De plus, en raison de l’amélioration des plans actuels dans l’industrie automobile, la demande en constructions légères est excessive afin d’augmenter l’efficacité des véhicules automobiles. Comme mentionné ci-dessus, pour la fixation des tôles, trois stratégies traditionnelles essentielles pour la fixation mécanique ont existé. Il s’agit i) de l’assemblage à l’aide de boulons et d’écrous, ii) du soudage d’écrous et iii) de l’insertion de rivets.

Ce tableau présente l’évaluation des techniques traditionnelles par rapport à une nouvelle méthode. La première technique est la fixation par boulons, qui est souvent utilisée pour la fixation de constructions en tôle d’acier, car elle ne nécessite qu’un seul perçage et un seul filetage dans les tôles à assembler, ce qui en fait la méthode la plus pratique et la moins coûteuse.

Aucun critère Méthodes de fixation conventionnelles Perçage thermique

Écrou à souder Écrou à riveter

1 Nécessité de percer des trous au préalable et d’ébavurer Oui Oui Non

2 Caractéristiques complexes Longue durée Longue durée Rapide et moins longue

3 Nécessité d’une fixation spéciale Oui Oui Non

4 Taux d’erreur Très élevé Très élevé Très faible

5 Automatisation Possible sous certaines conditions et avec beaucoup d’efforts Possible sous certaines conditions et avec beaucoup d’efforts Facilement possible avec une grande flexibilité

6 Usinage de cadres fermés Possible sous certaines conditions Possible sur des tubes circulaires Facilement possible

7 Fiabilité Élevée Faible Élevée

8 Niveau de couple Élevé Faible Élevé

9 Type de connexion Assemblage partiel de la microstructure par soudage par points Connexion mécanique et par pression à clavette Assemblage uniformément fermé de la microstructure

10 Problème de déformation Déformation due à l’apport de chaleur par le processus de soudage Déformation du filetage et risque de glissement Aucune déformation

Cependant, lors de la fixation de tôles minces les unes aux autres, le problème de résistance de l’assemblage est dû à une longueur de vissage insuffisante. Les deux méthodes suivantes ont été développées pour augmenter la résistance de l’assemblage, telles que le soudage d’écrous et l’insertion de rivets en augmentant la longueur de vissage. Mais ces méthodes présentent également certains inconvénients, tels que la déformation thermique, le blocage et la torsion lors de l’assemblage, ainsi qu’une stabilité limitée. Le perçage thermique est le seul procédé qui offre la solution d’une longueur de vissage adéquate garantie sans torsion grâce à la formation d’une douille et d’un filetage.

Procédé de perçage par friction thermique

Cependant, lors de la fixation de tôles minces les unes aux autres, le problème de résistance du joint est résolu par une longueur de vissage insuffisante. Les deux méthodes suivantes ont été développées pour augmenter la résistance du joint, telles que le soudage d’écrous et l’insertion de rivets en augmentant la longueur de vissage. Mais ces méthodes présentent également certains inconvénients, tels que la déformation thermique, le blocage et la torsion lors de l’assemblage, ainsi qu’une stabilité limitée. Le perçage thermique est le seul procédé qui offre la solution d’une longueur de vissage adéquate garantie sans torsion grâce à la formation d’une douille et d’un filetage.

Avantages

Procédé très rapide (2 à 6 secondes)
Le procédé remodèle tout le matériau de sorte qu’il n’y ait aucune perte de matière. Le matériau excédentaire forme un manchon environ 3 fois plus long que l’épaisseur d’origine du matériau cible, ce qui permet de réaliser des assemblages boulonnés très solides dans des matériaux minces.
Il s’agit d’un procédé propre, car il ne produit pas de déchets (particules).
Aucun accès à l’arrière de la pièce n’est nécessaire, comme c’est le cas avec les pièces à sertir ou à auto-sertir.
Plus fiable et plus rapide que les écrous à riveter (une alternative qui ne nécessite pas non plus d’accès à l’arrière de la pièce) .
Fonctionne avec presque tous les types de métaux.
Filetage spécial pour une épaisseur de paroi de 0,8 à 5 mm

Application

L’avantage de la technique de perçage thermique est particulièrement pertinent pour les profilés et les tuyaux à paroi mince, qui occupent une place importante dans la fabrication de formes légères et de métaux.

Cette approche doit être appliquée à une gamme de tôles, de structures à paroi mince et de métaux à section transversale extraordinaire. Le principal avantage du perçage thermique est le perçage de tubes à section sphérique, qui est assez complexe. Les fonctions spécifiques du perçage thermique sont les suivantes : fixation par boulonnage, raccords à section carrée à paroi mince, étanchéité des raccords d’extincteurs de four et de carburant, paliers lisses à résistance excessive, charnières de portes de voiture, dispositifs de verrouillage de portes, espace de sécurité contre les fuites dans les soupapes de pression, raccords de tables d’ordinateur.

Automobile Mécanismes de direction, pare-buffles, pédales de commande, luminaires, châssis, fixation de charnières, tableau de bord, montage de sièges, tuyaux d’échappement

Mobilier Étagères, cadres de bureau et présentoirs

Chauffage, ventilation Chaudières, radiateurs, collecteurs de tuyaux, réservoirs d’eau, raccords de gaz, systèmes de climatisation

Construction Abris, charpentes de bâtiments, parapets de ponts, cages d’ascenseur, cadres de fenêtres

Agriculture Pulvérisateurs, cueilleurs, herses, charrues, cabines de tracteurs

Conclusion

Il s’agit en outre d’une technique plus économique, car elle ne nécessite plus de stratégies supplémentaires telles que le soudage d’écrous et l’insertion de rivets. De plus, elle ne pollue pas l’environnement pendant toute la durée de l’opération, car il s’agit d’une méthode de fabrication sans copeaux. Il a été constaté que la dureté des zones percées augmente sous l’effet de la chaleur de friction, ce qui renforce la résistance. Le préchauffage de la pièce et une vitesse de broche excessive permettent de réduire la pression de poussée et le couple requis.