Short summary of 2e Séminaire Bodycote - Air Liquide  Solutions d'assemblage des matériaux métalliques par soudage et brasage. Tendances et perspectives. CERN, CLIC RF Structure Development Meeting. 10-Nov-2010, S. Lebet, A. Samoshkin © Copyright AIR LIQUIDE Information was kindly provided by the Seminar Organizing Committee

Program Thu 14 October Session 1 : Panorama Etat de l'art : du soudage aux assemblages mécaniques. Cyrille Dalla Zuanna, CETIM L'aptitude au soudage des matériaux métalliques. Jean-Marie Fortain, Air Liquide CTAS Procédés de soudage et brasage : critères de sélection. Fabrice Scandella, Institut de Soudure Session 2 : Soudage Soudage à basse densité d'énergie Technologies automatisées de soudage à l'arc et applications industrielles. Thierry Rollet, Air Liquide Welding Matériaux des réacteurs nucléaires actuels : aspects soudabilité. Louis Carlier, EDF Technologies actuelles et futures d'assemblages pour le nucléaire. François Leconte, Areva NP Session 3 : Brasage Les technologies de brasage Le brasage fort : principes et avantages. David Macel, Institut de Soudure Technologies d'assemblage par brasage en four sous vide et four à passage. Laurent Charra, BMI & Lukas Schwarz, Mahler Ofen Caractéristiques des fours sous vide de brasage pour aciers et alliages légers. Alfred Rallo, ECM Les alliages de brasage sous vide pour l'aluminium. Gérard Minassian, Minatec Vaccum Brazing of Titanium Alloys. Toshi Oyama, Wesgo

Program Fri 15 October Session 4 : Environnement - Qualité Reach, un nouvel élan pour la santé et la sécurité des soudeurs. Patrick Couderc, Air Liquide Welding Impact des nouvelles réglementations sur les brasures de composants électroniques utilisés dans le secteur automobile. Florence Le Strat, Renault Contrôle métallurgique des joints brasés. Patrick Jacquot, Bodycote Techniques de contrôles non destructifs d'assemblages. Philippe Maack, Institut de Soudure Session 5 : Nouvelles technologies & perspectives Le soudage laser à distance (Remote Welding) : une technologie innovante de soudage. José Bareto, Soermel Performances et applications du soudage hybride laser / arc. Gaia Ballerini, Air Liquide CTAS Apport de la modélisation dans le développement d'outillages rapides obtenus par assemblages brasés ou stratoconception. Pascal Lamesle, Ecole des Mines d'Albi Optimisation du refroidissement sous gaz d'ensembles brasés par le procédé CL-Clad. Aurore Guise, Mersen & Florence Chaffotte, Air Liquide Intérêt du brasage sous vide pour le projet IPHI. Bruno Pottin, CEA

Link between conceptual design and manufacturer is of an importance. Today the collaboration of BE / RF (CERN) is established and works well with many industrial partners, such as VDL, Mecachrome, Bodycote, Kugler and other, as well as with scientific institutes (PSI, CEA, SLAC, KEK, Trieste etc)

Yesterday Today Tomorrow

Bonding (diffusion welding) Solutions d'assemblage des matériaux par soudage haute intensite et brasage. Tendances et perspectives. FSW MIG-MAG K-TIG Plasma welding EBW LBW Hybrid MIG-MAG/Laser Bonding (diffusion welding) Brazing

FSW (Friction Stir Welding) Avantages : Cette technologie de soudage « à l’état solide » possède, de par sa nature, de nombreux atouts : il ne nécessite pas de matériaux d’apport (gaz, métal…) et ne génère pas de fumée. C’est un procédé purement mécanique, tolérant vis à vis de l’accostage des pièces à souder. Opérant en phase pâteuse, il n’y a pas de fusion de la matière ; les déformations sont faibles, et les problèmes rencontrés lors du soudage par les procédés traditionnels (soufflures, fissuration à chaud, inclusion) sont considérablement diminués, voire disparaissent complètement. Il permet ainsi de d’assembler des matériaux réputés difficiles à souder par soudage traditionnel (alliages d’aluminium des séries 7xxx, 2xxx, …). D’autre part, comme les températures atteintes restent inférieures au point de fusion, les caractéristiques mécaniques de l’assemblage final sont élevées et dans la plupart des cas, supérieures à celles obtenues avec des procédés de soudage traditionnels.

FSW (Friction Stir Welding) Potentially interesting solution for RF structures assembly !!!

MIG-MAG Les acronymes MIG et MAG signifient respectivement Metal Inert Gas et Metal Active Gas. La différence entre les deux procédés tient à la composition du gaz. Le procédé MIG utilise un gaz neutre qui ne réagit pas avec le métal fondu (argon ou argon + hélium), contrairement au procédé MAG (mélange d'argon avec du dioxyde de carbone et de l'hydrogène en proportions variables selon les métaux à souder). Le gaz est injecté en continu sur l'arc afin d'isoler complètement le métal en fusion de l'air ambiant. - Les dernières générations de sources permettent, dans certains cas, de souder à une vitesse de 5 m/min ! - Développement de lois de synergie complexes pour assurer un joint de qualité même avec un jeu important ou variable : procédé plus tolérant Variantes à forte pénétration, pour souder des matériaux sans chanfrein : réduction des coûts de préparation et de fabrication Le procédé MIG-MAG est une solution pour : - Souder une large gamme de matériaux d’épaisseur 1 à 20 mm : polyvalence - Obtenir des assemblages de bonne qualité avec un investissement très faible et une bonne productivité - Avec les dernières technologies, souder des pièces fines avec moins de déformations à un coût très faible.

K-TIG

K-TIG

Plasma Welding

EBW (Electron Beam Welding) Principe

EBW (Electron Beam Welding)

EBW (Electron Beam Welding) EBW Hypermachine with 800 m3 vacuum chamber

RF Structure application (PETS) Brazing EBW

Potentially interesting solution for series production !!! Laser Potentially interesting solution for series production !!!

Hybrid MIG-MAG/Laser

Conclusion on Welding

Bonding (diffusion welding) Soudage en phase solide dans lequel les pièces, étant maintenues en contact sous une pression donnée, sont portées à une température définie pendant un temps contrôlé. Ces conditions opératoires conduisent, par des déformations plastiques locales des surfaces, à un contact intime des surfaces et une migration des atomes entre les éléments, ce qui permet d'obtenir ainsi la continuité de la matière. Cette procédure est utilisée pour l’assemblage de nos structure en four sous vide avec une pression partielle d’Hydrogène. Critères important: Planéité Rugosité Propreté

Bonding (diffusion welding) Courbe bonding 1030°C / H2 (1h30) TEST EVOLUTION : 800°C SOUS VIDE (3h) & BONDING 1030°C / H2 (1h30)

Brazing sous vide (ou gaz) Opération consistant à assembler des pièces métalliques à l'aide d'un métal d'apport à l'état liquide, ayant une température de fusion inférieure à celle des pièces à réunir et mouillant le métal de base qui ne participe pas, par fusion, à la constitution du joint. Le métal d'apport peut être formé entre les faces en contact ou distribué dans le joint par capillarité. Une pression peut être appliquée ou non. LE MÉTAL D'APPORT DIFFUSE DANS LE MÉTAL DE BASE DE TELLE FAÇON QUE LES CARACTÉRISTIQUES DU JOINT SONT TRÈS VOISINES DE CELLES DU MÉTAL DE BASE. CLIC study (CERN-Bodycote) IPHI project (CEA-Bodycote)

Brazing Avantages du procédé Possibilité d’assembler des pièces: - de très petites tailles (< 1 mm) et/ou d’autres de plusieurs tonnes - de faibles épaisseurs-de compositions différentes (métalliques et céramiques) - avec peu ou pas de déformation - sous différentes atmosphères (pas d’oxydation) - les propriétés mécaniques des métaux de base sont quasiment conservées (T° brasage < T°fusion) - l’aspect visuel : congés de raccordement propres et lisses, parfois invisibles - beaucoup de choix de métaux d’apport sous différentes formes - la tenue mécanique des joints brasés est excellente CLIC study (CERN-Bodycote) RF components brazing (Au – Cu)

Potentially interesting solution for series production!!! Brasage en continu Le four à passage ou continu, principe Potentially interesting solution for series production!!!

Tendances et Perspectives Comme le reflète la demande de projets de recherche, la forte demande d’assemblages multimatériaux et hétérogènes permet d’envisager encore de belles perspectives pour l’innovation en brasage. Les secteurs comme l’énergie, le nucléaire et la chimie sont sans cesse à la recherche de nouveaux matériaux pour prolonger la durée de vie des équipements, améliorer leurs fonctionnalités et répondre aux nouvelles exigences de fonctionnement (ex: ITER). Ces nouveaux besoins en assemblages de matériaux, parfois exotiques, sont autant de nouveaux champs d’innovation pour le brasage.

FINAL CONCLUSION Ce séminaire nous permet de percevoir que les modes d’assemblage par soudage, brasage et diffusion bonding sont sans cesse en plein développement. Des contacts ont été établis, ce qui va nous permettre de suivre ces évolutions futures, par ex. une visite CERN chez Techmeta (EBW), Institut de Soudure . Plus de 20 exposés ont été présentés a ce séminaire. Nous avons passe en revue les procédés d’assemblage qui pour le futur peut éventuellement nous intéresser. Mais d’autres présentations très intéressantes seront disponibles dans EDMS .