Leçon 7.8AssemblerChapitre 7 · Assemblage

Soudage par explosion (placage)

À l'état solide : une explosion projette une plaque sur une autre

Le soudage par explosion lie une fine plaque d'un métal sur une plaque épaisse d'un autre en les projetant l'une sur l'autre par une explosion contrôlée. L'impact est si rapide et si violent que les surfaces propres s'unissent solidement sans fondre. Il fabrique des tôles plaquées (un métal de structure bon marché recouvert d'un métal coûteux résistant à la corrosion), comme du titane sur de l'acier, qu'aucune autre méthode de soudage ne sait assembler.

Photo : Public domain, via Wikimedia Commons

Soudage par explosion · vue de côté au milieu de l'explosionLes numéros cerclés correspondent aux étapes ci-dessous ; le dessin fige l'explosion à mi-course, avec la partie liée à gauche.

Comment ça marche

Empiler les plaques. L'épaisse plaque de base repose sur un lit solide de sable ou d'acier. La plaque de placage plus mince est posée au-dessus sur de petites cales, laissant un espace typiquement de quelques millimètres.
Étaler l'explosif. Une couche régulière d'un explosif lent et granulaire, souvent de quelques centimètres d'épaisseur, recouvre la plaque de placage.
Amorcer à une extrémité. Le front de détonation balaie la plaque à typiquement environ 2 000–3 000 mètres par seconde.
Projeter le placage vers le bas. Derrière le front, la plaque de placage se plie et frappe la plaque de base à plusieurs centaines de mètres par seconde, sous un petit angle.
Décaper avec un jet. Au point de collision mobile, l'énorme pression fait gicler vers l'avant un mince jet de métal de surface. Il arrache les oxydes et la saleté des deux plaques.
Lier sans fondre. Les surfaces fraîchement nettoyées sont pressées l'une contre l'autre si fort que leurs atomes se lient, laissant une interface ondulée typique. Toute la soudure prend environ un millième de seconde.

Pourquoi il est spécial. Des métaux comme le titane et l'acier forment des composés fragiles quand on les fait fondre ensemble, donc le soudage par fusion échoue. Comme le soudage par explosion ne les fait jamais fondre, il assemble des paires que rien d'autre ne peut assembler, sur des surfaces de plusieurs mètres carrés à la fois.

Chiffres clés

Matériaux: Presque toute paire de métaux ductiles : acier avec acier inoxydable, titane, zirconium, alliages de nickel, cuivre ou aluminium
Pièces typiques: Tôles plaquées pour appareils à pression, plaques tubulaires d'échangeurs de chaleur, joints de transition aluminium-acier, connecteurs électriques pour fonderies
Taille de pièce: Placage typiquement de quelques millimètres à quelques centimètres d'épaisseur ; plaques jusqu'à plusieurs mètres de large
Précision: Faible : les plaques sont planées, découpées et usinées après le liage
État de surface: Rugueux et marqué par l'explosion ; la face extérieure est rectifiée ou polie ensuite
Taille de série adaptée: Plaques uniques et petits lots faits sur commande
Coût d'outillage et de machine: Peu de machines, mais un site d'explosion isolé agréé, des explosifs et du personnel spécialisé ; chaque plaque coûte des milliers de dollars ou plus
Vitesse: La soudure prend environ une milliseconde ; préparer et finir une plaque prend de quelques heures à quelques jours

Atouts et limites

Atouts

Assemble des paires de métaux qui ne peuvent pas être soudées par fusion
Lie de très grandes surfaces en une seule fois
Pas de zone affectée thermiquement : chaque métal garde ses propriétés
La liaison est souvent plus résistante que le plus faible des deux métaux

Limites

Demande des explosifs, un site isolé et des règles de sécurité strictes
Surtout limité aux plaques planes et aux tubes simples
Le bruit et les vibrations limitent où et quand on peut le faire
Les métaux fragiles se fissurent sous l'impact

Où on l'utilise

Chimie et pétroleCuves de réacteurs et colonnes avec des revêtements en titane ou en zirconium
Énergie et dessalementPlaques tubulaires d'échangeurs de chaleur dans des condenseurs
Construction navaleBandes de transition aluminium-acier pour assembler des ponts en aluminium à des coques en acier
Fonderie d'aluminiumConnecteurs électriques aluminium-acier
ArtSculptures faites en faisant exploser des feuilles de métal superposées

Comment le reconnaître

Une plaque avec deux métaux différents liés face à face, avec une frontière parfaitement nette sur la tranche coupée.
À la loupe, cette frontière est ondulée, comme une ride figée, au lieu d'être droite.
Pas de cordons de soudure nulle part : le joint est toute la face de la plaque.

À comparer avec

Soudage par friction-malaxage7.6aussi à l'état solide, mais assemble des joints le long d'un bord plutôt que des faces entières.Brasage fort et brasage tendre7.3peut aussi assembler des métaux différents, mais avec une couche d'apport plus faible et seulement de petits joints.Formage à l'explosif4.9utilise le même genre d'explosion pour façonner une seule tôle au lieu d'en assembler deux.

À regarder

NobelClad · Ce qu'est le soudage par explosion et pourquoi il lie

NobelClad · Préparation des plaques, distance, couche d'explosif et détonation, étape par étape

NobelClad · Le procédé industriel du début à la plaque finie

Sichuan Jinglei Science and Technology Co., Ltd. · Une vraie explosion en plein air qui plaque une grande plaque

Voir de vraies photos

Wikipédia : Soudage par explosion — histoire, matériaux et limites ; peu de photos
Recherche de photos sur Wikimedia Commons

À retenir

Une explosion projette une plaque sur une autre si vite que leurs surfaces propres se lient sans fondre.
Un jet de métal au point de collision décape les deux surfaces juste avant qu'elles se touchent.
C'est la méthode de référence pour le placage : joindre des métaux coûteux résistants à la corrosion sur de l'acier bon marché sur de grandes surfaces.