De nouvelles techniques pour souder les structures d'avion
Depuis des décennies, l'industrie aérospatiale utilise des rivets pour joindre des pièces métalliques et fabriquer des structures d'avion comme le fuselage et les ailes. Cependant, cette technique impose un recouvrement notable des pièces (un peu comme pour boutonner une chemise) ce qui alourdit l'avion, sans oublier le poids des rivets. L'UE a financé le projet LIGHTWELD (Development of welding technologies for light alloys aircraft structures) dans le but de réduire l'impact mondial de l'aviation. Le projet a travaillé à des techniques innovantes de soudage pour les alliages d'aluminium-lithium (Al-Li) et de magnésium (Mg), comme le soudage par laser, par friction-malaxage et par points et résistance. Ces techniques chauffent le métal par laser, par friction ou par résistance électrique, afin de ramollir les matériaux et de les souder. Les chercheurs ont utilisé plusieurs combinaisons de matériaux pour tester ces trois techniques de soudage, sur un démonstrateur d'un panneau structurel réel, avec cadre et longeron. Ils ont optimisé les paramètres pour tous les cas, afin d'obtenir des soudures comparables aux pièces de référence, rivetées. Pour souder par friction-malaxage les pièces internes à la couverture, les chercheurs ont utilisé un bras robotisé équipé d'une pièce rotative, d'un système de serrage souple, et de pinces de maintien. Pour le soudage laser, ils ont utilisé un bras robotisé équipé d'une tête laser guidée par fibre optique, d'un dévidoir de fil de soudure, et d'un système d'arrivée de gaz. Les soudures de pièces en Al-Li ou Mg, réalisées par friction-malaxage ou par laser, étaient plus légères de 10 %, suite à l'élimination des rivets, à un moindre recouvrement et aux alliages de plus faible densité. Les chercheurs ont utilisé une nouvelle technique d'inspection, la thermographie active, pour analyser la réponse des échantillons soudés soumis à des sources chaudes ou froides. Ils n'ont constaté aucun problème de porosité ou de défauts dans les échantillons optimisés. L'équipe a aussi conduit divers tests pour évaluer la résistance à la fatigue et à la corrosion. La disponibilité de meilleures techniques de soudage pour des alliages légers perfectionnés dynamisera la compétitivité des constructeurs d'avions, et ouvrira de nouveaux marchés aux méthodes économiques de soudure. La réduction du poids des avions renforcera la compétitivité des compagnies aériennes et réduira l'impact des vols sur l'environnement. L'impact socio-économique de LIGHTWELD sera donc notable.
Mots‑clés
Soudage, structures d'avion, alliages légers, LIGHTWELD, soudage par faisceau laser, soudage par friction malaxage
