MOSCOU, Russie / EuroWire.IO / – Des chercheurs de l'Université d'État de l'Oural du Sud à Tcheliabinsk, en collaboration avec leurs collègues chinois, ont mis au point une technique de soudage par ultrasons qui double efficacement la résistance à la traction des assemblages métalliques. Cette innovation prolonge également la durée de vie des pièces soudées de 1,9 fois. TV BRICS a relayé ces résultats, citant l'université. La méthode est particulièrement adaptée aux assemblages entre métaux aux caractéristiques différentes, comme l'acier et l'aluminium.
L'assemblage de métaux dissemblables représente depuis longtemps un défi pour les ingénieurs, car des couches intermétalliques fragiles se forment souvent à l'interface, risquant de provoquer des fissures sous contrainte et de compromettre l'intégrité structurelle. La nouvelle approche vise à atténuer ce problème lors du soudage par points, un procédé courant utilisé pour l'assemblage des carrosseries automobiles et de diverses structures métalliques. Selon l'université, les résultats ont été publiés dansla revue Engineering Fracture Mechanics .
Ce procédé consiste à intégrer des ondes ultrasoniques d'une puissance d'environ 1 200 watts au soudage par points traditionnel. Ces vibrations affinent la structure cristalline du métal dans la zone de soudure. L'université indique que la taille des cristaux est réduite de près de cinq fois, formant ainsi des grains plus petits et plus uniformes. De plus, le procédé réduit de moitié l'épaisseur de la couche intermétallique fragile au niveau du joint.
Les ultrasons éliminent les bulles d'air des soudures.
L'application d'ultrasons pendant le soudage permet également d'éliminer les bulles d'air emprisonnées, ce qui donne des soudures plus denses et présentant moins de défauts internes. Les essais ont confirmé que la résistance des joints était multipliée par deux grâce à cette méthode. De plus, la durée de vie des composants soudés a été prolongée de 90 %, soit 1,9 fois. L'équipe a indiqué que ces soudures présentent une meilleure résistance aux vibrations et aux charges mécaniques prolongées, sans fissuration, un facteur crucial pour les pièces de véhicules en mouvement.
L'annonce de l'université ne précisait ni les mesures de résistance exactes ni les paramètres de test détaillés ; les améliorations ont été présentées en termes relatifs. Les chercheurs ont souligné que leur approche renforce la fiabilité des structures hybrides métalliques, qui combinent généralement acier et aluminium pour réduire le poids tout en conservant la résistance. Par le passé, la faiblesse des joints entre ces métaux a limité la conception de ces structures. Ce projet a été mené en collaboration avec des scientifiques chinois.
Implications pour les véhicules légers, les aéronefs et les infrastructures
Les scientifiques estiment que la méthode de soudage par ultrasons pourrait trouver des applications dans les secteurs de l'automobile , de l'aérospatiale et de la construction. Dans l'industrie automobile, elle pourrait faciliter l'assemblage des cages de sécurité en acier avec les portes, capots et ailes en aluminium. Des structures hybrides plus légères permettraient aux véhicules électriques d'accroître leur autonomie. Dans l'aviation, la réduction du poids des aéronefs permettrait d'accueillir davantage de passagers ou de fret tout en consommant moins de carburant. La réduction du poids est un objectif primordial dans ces deux secteurs.
Dans le secteur de la construction, cette méthode pourrait servir à améliorer les assemblages métalliques des ponts et des gratte-ciel. L'université souligne que de tels assemblages pourraient être plus résistants que le béton monolithique. Le calendrier de sa commercialisation reste à préciser. L'Université d'État du Sud de l'Oural a fait état de plusieurs initiatives de recherche appliquée cette année, cette nouvelle technique de soudage étant perçue comme ouvrant la voie à la création de structures à la fois plus légères et plus durables.
L’article « Les ultrasons doublent la résistance des soudures et prolongent leur durée de vie, selon des chercheurs russo-chinois » est paru initialement sur le site Birmingham Beacon .