Brevet FR2180544A1 — publié le 19731130

La présente invention concerne un procédé de stabilisation d'une pièce soudée par vibrations mécaniques. On connaît des procédés de stabilisation d'une pièce soudée par vibrations mécaniques, ces procédés ayant pour but de réduire les contraintes internes de la pièce. On sait en effet que ces contraintes sont la source de déformations pouvant se produirependantle refroidissement ou pendant l'usinage de la pièce, et l'on a constaté que la réduction de ces contraintes permettait d'obtenir une diminution de ces déformations. Ces procédés connus consistent à soumettre la pièce à des vibrations mécaniques seulement lorsqu'elle est refroidie, et tendent effectivement à réduire ses contraintes internes et par conséquent à permettre d'obtenir une réduction de ses déformations pendant l'usinage, mais, bien entendu, ils n'évitent pas les déformations pendant le soudage et le refroidissement. Ces déformations, affectant des pièces devant avoir des cotes précises, constituent évidemment un très grave inconvénient et, le plus souvent, elles rendent leur utilisation impossible. C'est le cas entre autres de certains soudages dé réparation ou de recharge effectués sur des pièces en magnésium pour réacteurs d'avion. Le but de la présente invention est de remédier à ces inconvénients et, pour ce faire, un procédé de stabilisation d'une pièce soudée par vibrations mécaniques selon l'invention est caractérisé en ce que, pendant le soudage de la pièce, on la soumet à des vibrations mécaniques à fréquence voisine de sa fréquence de résonance propre, et en ce que l'on maintient des vibrations mécaniques pendant son refroidissement. On a constaté que grâce à un tel procédé, on obtenait en effet non seulement une diminution pratiquement totale des contraintes internes de la pièce soudée, mais aussi une diminution des déformations survenant pendant le soudage, pendant le refroidissement, ou encore pendant l'usinage. La diminution considérable des déformations, c'est-à-dire l'amélioration de la constante dimensionnelle de la pièce, provient d'une part du fait que l'on obtient une bien meilleure homogénéité du métal et de la soudure, et d'autre part de l'accroissement très notable de la vitesse du soudage, ce qui permet de diminuer considérablement l'importance et la durée du chauffage de la pièce. Grâce à l'invention, on a constaté en outre une augmentation de la fluidité de la soudure, ce qui explique notamment que l'on puisse augmenter considérablement la vitesse de soudage (d'au moins 15 %), et procure une économie non négligeable de métal d'apport et de gaz neutre. En outre, l'aspect du cordon est amélioré, ce cordon étant beaucoup plus uni et beaucoup plus homogène que celui qui est obtenu par les procédés classiques. La raison en est en particu lier que les inclusions contenues dans le métal en fusion sont chassées pendant l'operation de soudage. Tous ces résultats sont nettement visibles et peuvent être contrôlés par radiographie, métallographie, ou même cassure de la pièce. L'invention concerne en outre un procédé tel que décrit ci-dessus, carac térisé en ce que, pour obtenir la fréquence optimale des vibrations mécaniques pendant le soudage, on fait d'abord monter cette fréquence jusqu a une valeur pour laquelle le métal liquide de la soudure commence à fuser, puis on abaisse la fréquence, tout en la maintenant légèrement supérieure à la fréquence de résonance propre de la pièce. A titre d'exemple, on peut opérer le soudage de pièces en alliages légers pour réacteurs d'avion, avec apport de gaz neutre, ordinairement de l'argon. La pièce est posée sur des amortisseurs de vibrations de type quelconque et reliée mécaniquement à l'organe' mobile d'un vibrateur-qui peut également être de type quelconque. Par exemple, ce vibrateur peut être constitué d'un moteur électrique à deux balourds réglables ou d'éléments électromécaniques ou électromagnétiques, ou encore à air comprimé ou hydrauliques. Quel que soit le type de vibrateur utilisé, il est bien entendu muni de moyens de réglage de sa fréquence, celle-ci étant ajustée en fonction de l'impédance mécanique de la pièce et du genre de la soudure. Les meilleurs résultats sont en général obtenus pour une fréquence comprise entre 100 et 150 Hz. On a en effet constaté que pour des fréquences notablement inférieures, l'action des vibrations n'était pas sensible, et que pour des fréquences notablement supérieures, le bain de métal en fusion était le siège de tourbillons importants, gênant le soudeur. Quoi qu'il en soit, on règle la fréquence à une valeur aussi élevée que possible mais telle qu'elle ne gêne pas le soudeur dans son travail ; on tient compte, dans ce réglage de la fréquence, du fait que le soudeur s'habitue facilement à une certaine gêne provenant des vibrations, largement compensée par la meilleure fluidité du bain. D'une manière générale, la meilleure fréquence de vibration s'obtient en tenant compte de la résonance principale de la pièce. En principe, il faut donc régler la fréquence légèrement au-dessus de la fréquence de résonance principale de la pièce, la résonance pouvant soumettre celle-ci à des déformations d'amplitude excessive, gênant considérablement le soudeur. Si par exemple un pic de résonance apparaît à 118 Hz, on trouve rapidement une amplitude bien inférieure des vibrations en continuant à augmenter la fréquence. On constate alors que pour une fréquence déterminée, par exemple 128 Hz, le métal fondu commence à fuser, ## ctest-à-dire que de fines gouttelettes de mé- tal sont éjectées de la soudure. A partir de cette valeur, en la maintenant légèrement supérieure à 118 Hz, on diminue alors légèrement la fréquence des vibrations, et l'on effectue le soudage. On est certain alors, que la fréquence des vibrations est optimale. Pendant le refroidissement, où bien entendu il nty a pas lieu de considérer la gêne pour le soudeur, il y a grand intérêt à maintenir la fréquence des vibrations sur un pic de résonance, à valeur aussi proche que possible de celle à laquelle le soudage a été effectué. Pendant cette phase de refroidissement de la pièce, on peut admettre des accélérations de l'ordre de I à 1,5 G. L'organe mobile du vibrateur doit être disposé de sorte à transmettre à la pièce des vibrations dans un maximum de directions. En général, cet organe mobile doit être disposé en biais par rapport à la plus grande dimension de la pièce, suivant un angle d'environ 25 à 40 0. REVENDICATIONS 1.- Procédé de stabilisation par vibrations mécaniques d'une pièce soudée, caractérisé en ce que, pendant le soudage de la pièce, on la soumet à des vibrations mécaniques à fréquence voisine de sa fréquence de résonance propre, et en ce que l'on maintient des vibrations mécaniques pendant son refroidissement. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pour obtenir la fréquence optimale des vibrations mécaniques pendant le soudage, on fait d'abord monter cette fréquence jusqu'à une valeur pour laquelle le métal liquide de la soudure commence à fuser, puis on abaisse la fréquence tout en la maintenant légèrement supérieure à la fréquence de résonance propre de la pièce.