Institut Belge de la Soudure
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MECHJOIN: Assemblage mécanique de matériaux légers

Dernière modification: 
04-01-2018

Dans cette étude, l’accent est mis sur l’application de deux des techniques d’assemblage mécaniques et donc à froid (clinchage et rivets auto-poinçonneur),  les plus importantes pour ces matériaux légers à haute résistance. 

Matériaux légers avancés

Les matériaux légers avancés tels que les alliages d’aluminium et de magnésium  à haute résistance sont utilisés dans une gamme d’applications de plus en plus variée dans le secteur du transport, de la machinerie et de l’équipement, et des produits métalliques. Contrairement à l’acier, le soudage à chaud de ces matériaux est problématique étant donné que les résistances à la fatigue et aux contraintes statiques des joints ainsi que du matériau de base sont affectées. De ce fait, de nouvelles techniques d’assemblage plus appropriées ayant un faible apport de chaleur sont nécessaires pour joindre ces matériaux de façon qualitative.   

But du projet

Dans cette étude, l’accent est mis sur l’application de deux des techniques d’assemblage mécaniques et donc à froid (clinchage et rivets auto-poinçonneur),  les plus importantes pour ces matériaux légers à haute résistance. Le principal problème à cet égard est que ces matériaux possèdent une ductilité limitée alors que ces procédés provoquent localement de grandes déformations plastiques. Par conséquent, l’assemblage de ces matériaux va généralement de pair avec l’apparition de fissures qui sont introduites au cours du processus d’assemblage.

Pour l’assemblage mécanique de ces matériaux légers à haute résistance, des études complexes du comportement à la fracture sont nécessaires en raison de leur ductilité limitée. Plus précisément, l’influence des fissures introduites au cours du processus d’assemblage sur les propriétés finale de la liaison doit être examinée. Ceci n’est généralement possible que dans les grandes entreprises. Ceci implique que ces matériaux et techniques d’assemblage sont souvent inaccessibles pour les entreprises et en particulier pour les PME's.     

Rivetage

Clinchage

Description du projet

Effects

Une augmentation de l’utilisation de ces alliages et procédés est possible s’il peut être démontré qu’il est possible d’assembler ces matériaux avec d’autres matériaux ou composants à l’aide du clinchage ou des rivets auto-poinçonneurs, à condition que les exigences requises en matière de résistance à la fatigue et aux contraintes statiques, ou d’autres aspects puissent être atteintes.    

Objectifs

Le but technique de ce projet est l’élaboration des lignes directrices sur la façon dont les fissures peuvent être évitées ou sur le type de fissure (taille, nombre et orientation) acceptable par rapport aux propriétés de liaison souhaitées. De cette manière, le domaine d’application de l’assemblage mécanique pourra être élargi aux matériaux légers à haute résistance, puisqu’il sera possible de les assembler efficacement avec d’autres matériaux ou composants. Ceci permettra aux entreprises de développer de nouveaux produits innovants et d’élargir leurs marchés. Certaines nouvelles applications sont déjà étudiées par un ou plusieurs de nos partenaires et semblent réalisables malgré la présence des fissures dans les liaisons (Quelques exemples incluent la signalisation routière, les balustres en aluminium et le mobilier de bureau). 

Les objectifs de ce projet peuvent être résumés comme suit :

  • Meilleur niveau de connaissances dans les entreprises (à propos du développement des composants, l’utilisation des matériaux légers et l’optimisation des procédés pour améliorer les propriétés des liaisons),
  • Moins de limitations pour 2 des techniques d’assemblage mécanique les plus utilisées et par conséquent un agrandissement du domaine d’application de ces procédés.    
  • Réalisation des produits offrant de meilleures performances (par exemple : une résistance et une vitesse plus élevées, une inertie plus faible, une meilleure durabilité,…) à travers :
  • Une réduction du poids grâce à l’utilisation des matériaux légers à haute résistance.
    • La possibilité d’assembler ces matériaux (difficile à souder par des méthodes conventionnelles)
    • La possibilité de réaliser des liaisons hétérogènes (matériaux légers en combinaison avec l’acier par exemple),
    • L’obtention d’une meilleure qualité des liaisons
  • La réalisation de nouveaux produits ou de produits ayant une valeur ajoutée plus élevée.
  • Utilisation de plus de techniques d’assemblage plus rentables,
  • Coût réduit de l’ensemble du cycle de vie d’un produit grâce aux solutions d’usage de multi-matériaux,
  • Moins d’impact sur l’environnement lors de l’assemblage (sécurité et santé)

Les résultats du projet permettront aux PME d’utiliser ces techniques d’assemblage pour les matériaux légers de manière responsable. Il est important de souligner que le clinchage par exemple est un processus pour lequel les frais d’investissement et d’entretien sont bas, ce qui le rend abordable et même à la portée de très petites PME's.   

Fissures dans un joint riveté 

 

Collaboration internationale

Ce projet est une collaboration entre :

  • L’institut Belge de la soudure 
  • KU Louvain-campus Gand (Auparavant Kaho Sint-lieven)
  • L’institut Fraunhofer à Dresden (IWU: L’institution de recherche Européenne la plus engagée dans les techniques d’assemblage mécanique)
  • L’université de Dresden (comportement à la déchirure des liaisons et modélisation).
  • EFB (Europäische Forschungsgesellschaft für Blechverarbeitung, Hannover, Allemagne).

Résultats