Qu’est ce que le Soudage faisceau d’électrons ?
Le soudage faisceau d’électrons (Soudage FE) ou par bombardement électronique (BE) est une application de fusion sous vide qui date du début du siècle. Mais il faut attendre 1956 pour que, simultanément, J. Stohr du CEA en France et K. Steigerwald de Zeiss en Allemagne décrivent des applications industrielles de soudage et de perçage utilisant ce moyen.
Pour des raisons technologiques, le soudage par faisceau d’électrons a fait le
premier l’objet d’un développement rapide et plusieurs milliers de machines sont en service actuellement dans le monde.
Aussi, le soudage faisceau d’électrons est un procédé de soudage par fusion pour lequel la source de chaleur est constituée d’un faisceau d’électrons focalisé à la surface des pièces à souder.
De plus, la chaleur est produite par transformation au point d’impact de l’énergie cinétique d’électrons émis et accélérés par un canon à électrons.
L’émission, l’accélération et le trajet des électrons jusqu’aux pièces à souder se font sous vide.
Comment se forme le bain d’un soudage faisceau d’électrons
Les puissances spécifiques développées par les faisceaux à haute énergie donnent lieu, lors d’un impact sur la matière, à un phénomène de pénétration caractéristique. Ceci est dû à la formation de ce que l’on appelle généralement un capillaire ou keyhole (trou de serrure, en anglais).
L’impacte du faisceau, très énergétique, conduit à une sublimation instantanée de la matière. C’est alors qu’une tension de vapeur élevée en résulte. En plus elle forme en périphérie, vers les bords, un film de métal en fusion qui donne au centre une cavité. Cette cavité progresse lorsque le faisceau se déplace.
Cette colonne étroite, de diamètre à peine supérieure à celui du faisceau renferme un plasma de vapeurs métalliques. Et, un film de métal en fusion tapisse ses parois. Ce métal liquide reste en suspension par capillarité. Par conséquent, lorsque le faisceau se déplace le long du plan de joint, le métal en fusion se déplace vers l’arrière et referme le capillaire en formant un cordon de soudure.
La pénétration du faisceau peut dépasser l’épaisseur à souder. On obtient alors des soudures dites débouchantes.
Description d’une machine de soudage faisceau d’électrons
Composition d’une installation de soudage
- Une enceinte (dans laquelle la pièce à souder est placée).
- Un groupe de pompage permettant la mise sous vide de l’enceinte.
- Un canon à électrons.
- Un générateur de puissance.
- Un coffret de commande et de réglage du cycle de soudage (commande numérique).
- Un système de positionnement des pièces.
- Un système précis de visée du faisceau
Présentation d’une machine de soudage faisceau d’électrons
Avantage du soudage faisceau d’électrons
- Procédé de soudage entièrement automatique.
- Soudure de faibles dimensions. q Soudage de pièces très épaisses.
- Absence d’oxydation des joints soudés (absence d’air).
- Soudage de matériaux très réactifs à l’oxydation (zirconium, tantale, titane).
- Très faibles déformation des pièces soudées (zone fondue faible).
- Zone affectée thermiquement (ZAT) très faible.
- Soudage des matériaux hétérogènes sans métal d’apport (cuivre/inox).
Inconvénients du soudage faisceau d’électrons
- Investissement très important.
- Matériels sophistiqués.
- Préparation soignée des pièces à souder.
- Soudage sous vide poussé.
- La chambre à vide dimensionne les pièces à souder.
- Impossibilité de souder des matériaux contenant du magnésium et du zinc (volatils).
Ce qu’il faut retenir sur le soudage FE
Le soudage FE est un procédé de haute technologie. Il permets de souder des pièces difficilement soudage comparer aux autres procédés.
Afin de limiter la longueur de cet article, les composants constituant le procédé Fe seulement cités. Un article spécifique traitera ultérieurement cette partie du sujet. Il faut juste rappeler que la sensibilité de ce procédé de soudage est étroitement lié aux éléments qui le constituent. En attendant cet article, ce lien peu donner quelques informations complémentaires.
Enfin, en tant qu’ingénieur soudeur IWE, aussi spécialisé en soudage FE, je peux vous accompagner à former vos opérateurs, à vous aider à résoudre tous les problèmes techniques ou de soudabilité. Pour cela, je vous propose de vous connecter via mon site web https://consultantsoudage.com.