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Rendez-vous du transport à Drummondville – L’avenir de l’aluminium, selon le Centre de métallurgie du Québec

Pour sa huitième édition présentée les 5 et 6 mai derniers, les Rendez-vous du transport ont braqué les projecteurs sur l’aluminium, léger, durable et polyvalent. Alors que les entreprises québécoises veulent tirer leur épingle du jeu sur la scène manufacturière mondiale, ce métal peut devenir de plus en plus leur atout, comme l’ont entre autres expliqué les organisateurs de l’événement, mais également des chercheurs du Centre de métallurgie du Québec, qui ont notamment présenté la technique de soudure de l’aluminium sur l’acier !

Frédéric Laporte Journaliste

Frédéric Laporte
Journaliste

« Alors que le Québec souhaite diminuer ses émissions de gaz à effet de serre, accroître ses exportations et prendre sa place à l’échelle internationale, l’axe des transports et de l’aluminium est particulièrement intéressant pour nous », précise Martin Dufour, qui est depuis quatre ans président du conseil d’administration du Pôle d’excellence québécois en transport terrestre. Il souligne à quel point l’aluminium s’intègre bien au processus d’allègement du poids et d’électrification des véhicules, ce qui en accroît l’autonomie, ainsi que du virage souhaitable de notre société vers des villes intelligentes, qui profitent des apports des nouvelles technologies et des télécommunications pour améliorer la gestion de leurs infrastructures, de leurs capitaux humains, sociaux et énergétiques.

« Nous sommes vraiment bien positionnés pour être parmi les premiers au monde à propos des transports intelligents. On peut appuyer nos industries, favoriser notre développement économique et social, attirer de nouvelles entreprises, stimuler des projets. Nos recherches et développements sur l’aluminium, que l’on produit de façon beaucoup plus propre qu’en Chine par exemple, représentent une formidable occasion à saisir pour le Québec », ajoute Martin Dufour.

Martin Dufour, président du conseil d’administration du Pôle d’excellence québécois en transport terrestre

Martin Dufour, président du conseil d’administration
du Pôle d’excellence québécois en transport terrestre

Soudages évolués de l’aluminium

D’intéressants ateliers avaient malheureusement lieu en simultané dans quatre différentes salles du Centrexpo Cogeco Drummondville (« a mouthful of a name », comme le disent si bien les anglophones). Nous avons choisi d’assister aux présentations de deux chercheurs et pédagogues : Sofiene Amira à propos du soudage par friction malaxage et Théo Ouellet sur le soudage de l’acier à l’aluminium.

Le soudage par friction malaxage, également connu par l’abréviation FSW « Friction Stir Welding », n’est pas nouveau : il a été inventé en 1991 à Cambridge au Royaume-Uni par Wayne Thomas. De plus en plus, ce procédé est appelé à se généraliser dans les entreprises, entre autres parce que son principal brevet est échu depuis 2015, mais surtout parce qu’il réalise des prouesses que d’autres types d’assemblage ne permettent pas. Celui-ci s’utilise avec plusieurs métaux difficiles à souder, tels que l’aluminium, de façon répétitive, requiert peu d’énergie et produit un joint d’une grande solidité de belle apparence. De plus, parce qu’il nécessite une température relativement peu élevée par rapport à une soudure traditionnelle, il n’affaiblit pas le métal, ne le rend pas poreux et ne le fait pas rétrécir.

Le professeur Sofiene Amira a expliqué que le soudage par friction malaxage utilise un pion de métal qui tourne et appuie fortement en même temps qu’il avance lentement sur les surfaces à réunir. Les échantillons apportés, mesurant près d’une pouce d’épaisseur, était soudés d’un côté à l’autre, tout en laissant la surface pratiquement sans marque. Parmi les produits en ce moment réalisés avec cette technique, on compte de nombreux éléments aéronautiques, des tuyaux de grande dimension, la remorque d’aluminium Revolution de la marque américaine Fontaine Trailer (http://fontainefloor.com/video.html), ainsi que la partie avant du châssis de la Honda Accord 2013.

Si cette technique semble avoir bien des avantages, dont celui de ne pas nécessiter de gaz de protection et de métal d’apport, tout en offrant un gain de productivité appréciable grâce à l’automatisation, il demeure un sérieux problème : le coût élevé des appareils. Selon l’universitaire, une machine de type portique coûte 750 000 dollars en moyenne, un robot vaut un demi million mais n’opère que sur une distance modeste et il faut débourser de 750 000 à 2 millions pour se procurer un appareil soudant sur une longueur pouvant atteindre 18 mètres.

Le Centre de métallurgie du Québec, situé dans le parc industriel des Hautes-Forges, possède justement l’un des plus grands exemplaires d’Amérique du Nord, pour y effectuer des tests et offrir son expertise à des entreprises québécoises qui voudraient introduire cette technique pour l’assemblage de nombreux métaux, dont le magnésium, le cuivre, l’acier, le nickel, le titane, mais surtout l’aluminium.

Lors du soudage par friction malaxage, un cylindre métal appelé pion tourne et appuie sur les surfaces à souder, générant une température moindre que le soudage traditionnel, ce qui n’affaiblit pas les métaux

Lors du soudage par friction malaxage, un cylindre métal appelé pion tourne et appuie sur les surfaces à
souder, générant une température moindre que le soudage traditionnel, ce qui n’affaiblit pas les métaux

Souder l’aluminium à l’acier galvanisé

L’ingénieur et professeur Sofi ene Amira, du Centre de métallurgie du Québec, situé à Trois-Rivières Deux pions et deux épais échantillons d’aluminium soudés

L’ingénieur et professeur Sofiene Amira, du Centre de métallurgie du Québec, situé à Trois-Rivières

Théo Ouellet, du Cégep de Trois-Rivières, a quant à lui décrit la technique de soudage CMT (« Cold Metal Transfer ») ou soudobrasage, qui possède de nombreux avantages par rapport à la MIG traditionnelle, dont celui de permettre un transfert de matière contrôlé quasiment sans courant électrique, en provoquant peu de projections et en chauffant également peu le métal adjacent à la soudure, ce qui l’affaiblit beaucoup moins.

« La surface d’acier galvanisé doit être revêtue d’une couche de zinc d’au moins 10 microns pour que cela fonctionne. Côté aluminium, le matériau de base est fondu par le matériau d’apport pour le soudage et, côté acier, le matériau d’apport forme une connexion brasée avec la couche de zinc », explique Théo Ouellet. Bien réalisée, une soudure CMT réunissant de l’aluminium 6061T6 à de l’acier galvanisé comporte un joint dont la résistance atteint 21 800 psi. Ce qui signifie que la zone de rupture se situe dans la soudure adjacente à l’aluminium.

Deux pions et deux épais échantillons d’aluminium soudés pas la technique FSW

Deux pions et deux épais échantillons d’aluminium
soudés pas la technique FSW

Progresser grâce au CMQ

Depuis 1985, le Centre de métallurgie du Québec, intégré au Cégep de Trois-Rivières, travaille en collaboration avec des dizaines d’entreprises qui souhaitent intégrer ou améliorer des techniques prometteuses de modelage et d’assemblage des métaux. L’institution occupe un édifice de 25 000 pieds-carrés dans le parc industriel des Hautes-Forges. Ses professionnels peuvent appuyer les compagnies québécoises de plusieurs façons : en recherches et développement technologiques, en tests de laboratoire variés, en consultations, en offrant de la formation et en contribuant à l’obtention de subventions, d’aides à la recherche, pour ainsi parvenir à l’intensification technologique des entreprises.

Frédéric Laporte
Journaliste

Centrexpo Cogeco de Drummondville

Centrexpo Cogeco de Drummondville

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