Modélisation numérique des phénomènes physiques du soudage par friction-malaxage et comportement en fatigue de joints soudés en aluminium 7075-T6.

Le soudage par frottement-malaxage (friction stir welding, FSW) est un procédé d'assemblage réalisé à l'état solide. Cette caractéristique lui confère d'importants avantages lorsqu'il est comparé aux procédés de soudage par fusion couramment utilisés dans l'industrie. Dans le contexte des alliages d'aluminium, le FSW offre la possibilité de souder les alliages de la série 7000, pourtant reconnus pour leur forte sensibilité à la fissuration à chaud. Cette famille d'alliages est souvent utilisée pour la fabrication d'avions. Le développement d'un procédé d'assemblage efficace, à faible consommation énergétique et présentant un potentiel intéressant du point de vue de la résistance mécanique est d'une grande importance pour l'industrie aéronautique. L'objectif de ce projet de recherche est d'augmenter le capital de connaissances fondamentales relatives au procédé afin de mieux comprendre les phénomènes physiques se produisant lors du soudage. Ces connaissances profiteront ensuite aux intervenants de l'industrie aéronautique qui participent au développement industriel du procédé. Pour atteindre cet objectif, un premier volet du projet est consacré à l'étude théorique du procédé, alors qu'un second porte sur la caractérisation microstructurale et mécanique de joints obtenus dans diverses conditions de soudage. Le soudage par frottement-malaxage, par la combinaison des mouvements de rotation et de translation d'un outil cylindrique, déforme et échauffe le matériau des pièces soudées. Cette histoire thermomécanique provoque des phénomènes métallurgiques comme la recristallisation des grains et la modification de l'état de précipitation. La modélisation du procédé vise à reproduire cette histoire thermomécanique afin de prédire l'effet du soudage sur la microstructure. Elle permet en particulier d'étudier les mécanismes de création et de conduction de la chaleur et de déterminer de quelle manière ces mécanismes ont une influence prédominante sur les propriétés du joint. Dans ce travail, un modèle numérique par éléments finis a été conçu pour calculer l'histoire thermomécanique du matériau soudé.