Etude expérimentale et numérique des soudures d’alliages légers réalisés par friction malaxage

Type : Projet du centre CRTI
Organisme : Centre de Recherche en Technologies Industrielles (CRTI)
Unité : Centre de recherche en technologie industrielles CRTI, Ex - CSC
Division : Division de Métallurgie et Mécanique
Equipe résponsable : Equipe N°19 « Énergétique et mécanique »
Période : 2013 - 2015
Version PDF : (.pdf)
Mots Clés : soudage, FSW, Alliages légers, caractérisation, contraintes résiduelles, Modélisation.
Description
L’étude des procédés de soudage apparaît actuellement, comme un domaine de recherche à la fois ouvert et complexe car, il demande de mettre en commun diverses connaissances issues de la physique et de la mécanique. Le matériau à souder qui nous intéresse dans ce projet de recherche est l’alliage d’aluminium. Les diverses applications de l'aluminium et de ses alliages reposent sur une série de propriétés physico-chimiques remarquables, notamment leurs faible densité, des conductibilités thermiques et électriques élevées, une bonne résistance à la corrosion atmosphérique, une très bonne ductilité même à basses températures et d'excellentes aptitudes aux modes de formage.Les difficultés rencontrées lors de leur soudage, sont liées à leurs caractéristiques notamment, leur diffusivité thermique, leur coefficient de dilatation élevés, et une très faible solubilité des gaz dans l'état solide. Le risque de fissuration à chaud est élevé pour certains alliages, des problèmes de manque de liaison, de difficulté de pénétration et la tendance à former des soufflures. En effet, la température de fusion de l’aluminium (~ 660°C) est très inférieure à la température de l’arc électrique de soudage (2500 à 3500°C), ce qui explique que l’on perce facilement à l’amorçage les tôles. Une difficulté supplémentaire vient de la présence de la couche d’alumine (Al2O3). Par conséquent, certains de ces alliages d’aluminium sont « non soudables », spécialement, ceux appartenant à la série 2000 ou 7000. Le procédé de soudage par friction malaxage (Friction Stir Welding : FSW) peut offrir une solution pour l’assemblage plus rapide, sans défauts majeurs et donc plus économique de ces alliages avec, en plus, moins de déformations. C’est un procédé à l’état solide qui se déroule à des températures inférieures au point de fusion de l'alliage, conduisant à moins de défauts majeurs, et donc plus économique avec plus au moins de déformation. Ce type d’assemblage est tout à fait innovateur pour souder les alliages métalliques légers ayant différentes applications (automobiles, aéronautiques, etc.).Dans le cadre de ce projet de recherche, on s’intéressera essentiellement à :• La maîtrise du procédé FSW par l’identification et l’optimisation des différents paramètres influençant directement la qualité de la soudure et étudier les limites pratiques de l’application de cette technique.• Evaluation des niveaux des contraintes résiduelles et leur influence sur la tenue mécanique du joint réalisé par FSW.