Le soudage par explosion – aussi appelé plaquage par explosion – assemble deux tôles métalliques en projetant l’une sur l’autre au moyen d’une détonation contrôlée. L’impact est si rapide et si intense que les surfaces sont nettoyées et liées à l’état solide, sans fusion, en quelques microsecondes. C’est la méthode de référence pour fabriquer des tôles plaquées et des joints de transition à partir de métaux impossibles à souder entre eux par fusion, comme le titane ou l’aluminium sur l’acier.
Comment fonctionne le soudage par explosion
- Préparation : la tôle de placage (la tôle projetée) est placée parallèlement à la tôle de base avec un petit écartement réglé avec précision. Une couche d’explosif est répartie uniformément sur la tôle projetée.
- Détonation : l’explosif est amorcé sur un bord et le front de détonation parcourt la tôle.
- Collision : derrière le front, la tôle projetée franchit l’écartement et frappe la tôle de base sous un faible angle. Le point de collision avance à la vitesse de détonation.
- Jet : au point de collision, la pression est si élevée qu’une fine couche de métal des deux surfaces est expulsée vers l’avant sous forme de jet. Le jet emporte oxydes et impuretés et laisse des surfaces métalliques propres, pressées l’une contre l’autre.
- Liaison : les surfaces propres se lient à l’échelle atomique. Le résultat est une liaison métallurgique continue, généralement avec l’interface ondulée caractéristique.
Les paramètres qui comptent
| Paramètre | Ce qu’il contrôle |
|---|---|
| Vitesse de détonation | La vitesse du point de collision – elle doit rester inférieure à la vitesse du son dans les métaux pour que le jet se forme |
| Charge d’explosif (épaisseur / densité) | La vitesse de la tôle projetée et donc l’énergie de collision |
| Écartement | La distance d’accélération de la tôle projetée et donc l’angle et la vitesse de collision |
| Épaisseurs de la tôle projetée et de la base | La masse à accélérer et le soutien derrière la liaison |
| Préparation des surfaces | Des surfaces propres et planes pour une liaison uniforme |
Ensemble, ils définissent une fenêtre de soudabilité pour chaque couple de métaux. Dans la fenêtre, l’interface est une liaison continue et ondulée ; avec trop peu d’énergie les tôles ne se lient pas, avec trop d’énergie l’interface peut fondre localement ou les ondes devenir trop grandes. Régler ces paramètres pour chaque combinaison et épaisseur constitue le savoir-faire du fabricant.
Avantages
- Presque tous les couples de métaux : titane, zirconium, tantale, aluminium, cuivre et alliages de nickel sur acier – des combinaisons impossibles par soudage par fusion, car elles forment des intermétalliques fragiles.
- Ni fusion ni dilution : les deux métaux conservent leur composition et leurs propriétés ; il n’y a pratiquement pas de zone affectée thermiquement.
- Grandes surfaces et couches épaisses : tôles de nombreux mètres carrés, placages d’environ 1 mm à plusieurs dizaines de millimètres, sur des bases de plusieurs centaines de millimètres.
- Liaison résistante : la liaison est généralement au moins aussi résistante que le plus faible des deux métaux et satisfait aux essais de cisaillement, de traction et de pliage.
- Délais courts et petites quantités : pas besoin de campagne de laminage.
Limites
- Géométrie : essentiellement des tôles planes et des disques (et quelques pièces cylindriques). Viroles et fonds sont formés après plaquage.
- Ductilité : la tôle projetée doit être assez ductile pour supporter l’impact ; les métaux très fragiles ne conviennent pas comme placage.
- Planage : l’impact déforme la tôle, d’où un planage des tôles plaquées après coup.
- Site et sécurité : le procédé exige un site autorisé pour les explosifs. Le soudage par explosion à l’air libre est bruyant ; le réaliser dans une chambre à vide réduit le bruit et les émissions.
Le soudage par explosion en chambre à vide
À l’air libre, la collision doit chasser l’air de l’écartement entre les tôles. Shockwave réalise la liaison dans des chambres à vide : sans air, il n’y a ni coussin d’air ni gaz piégé à l’interface, la liaison est exempte d’oxydes et plus homogène, et il faut moins d’explosif. Le système fermé filtre les gaz de réaction et réduit fortement le bruit. Pour en savoir plus : la technologie de soudage par explosion sous vide et le procédé de soudage par explosion.
À quoi sert le soudage par explosion
- Tôles plaquées pour appareils à pression, colonnes et réacteurs – inox, alliages de nickel, titane et zirconium sur acier.
- Plaques tubulaires plaquées pour échangeurs de chaleur et condenseurs.
- Joints de transition : Triplate® (aluminium–acier pour les navires), CryoClad® (cryogénie) et Triconnect® (électrique, alumineries).
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Questions fréquentes
Qu’est-ce que le soudage par explosion ?
Un procédé de soudage à l’état solide dans lequel une détonation contrôlée projette une tôle métallique sur une autre à grande vitesse. L’impact nettoie les deux surfaces et les lie à l’échelle atomique sans fusion. On parle aussi de plaquage par explosion.
Comment fonctionne le soudage par explosion ?
Une couche d’explosif sur la tôle projetée est amorcée depuis un bord. La tôle franchit un petit écartement et frappe la base sous un angle ; au point de collision, un jet de métal de surface élimine les oxydes et les surfaces propres se lient, généralement avec une interface ondulée.
Quels sont les avantages du soudage par explosion ?
Il assemble presque tous les couples de métaux – y compris titane, zirconium et aluminium sur acier – sans fusion ni dilution, sur de grandes surfaces et avec des couches épaisses, avec une liaison au moins aussi résistante que le métal le plus faible.
Quels sont les inconvénients du soudage par explosion ?
Il se limite surtout aux tôles planes et aux disques, exige des métaux de placage ductiles et un site autorisé pour les explosifs, et les tôles doivent être planées ensuite. À l’air libre il est bruyant ; les chambres à vide réduisent bruit et émissions.
Soudage par explosion et plaquage par explosion, est-ce la même chose ?
Oui. Les deux termes désignent le même procédé ; le plaquage par explosion est son application à la fabrication de tôles plaquées.
Rédigé par Joeri Hofstede, PDG de Shockwave Metalworking Technologies — spécialistes du soudage par explosion sous vide depuis 1985.