Analyse de la génération des contraintes thermique par le procédé de soudage Friction Malaxage (FSW)

Abstract

Ce mémoire porte sur l’étude approfondie du procédé de soudage par friction malaxage (FSW), une technique innovante de soudage à l’état solide, qui suscite un intérêt croissant dans les secteurs industriels exigeant des assemblages de haute qualité. L’approche adoptée combine une analyse théorique rigoureuse avec une modélisation numérique avancée. Dans la partie théorique, le mémoire explore les principes fondamentaux du FSW, notamment le mécanisme de génération de chaleur par friction et de malaxage du matériau, les différentes zones affectées thermiquement (nugget, zone thermo-mécaniquement affectée, etc.), ainsi que l'influence de la géométrie de l’outil (épaulement, pin, filetage) sur la qualité du joint. Les défauts typiques du procédé, tels que les vides, les tunnels et les fissures, sont également analysés, en lien avec les conditions opératoires. La partie numérique repose sur une modélisation par éléments finis sous Abaqus, permettant de simuler le comportement thermomécanique du matériau lors du soudage. Cette simulation prend en compte des paramètres clés tels que la vitesse d’avance, la vitesse de rotation de l’outil et la force d’appui, afin d'étudier leur effet sur la température, la déformation plastique et la contrainte résiduelle dans la zone soudée. Les résultats obtenus mettent en évidence des relations claires entre les paramètres de soudage et la performance mécanique du joint, ouvrant ainsi des perspectives d’optimisation du procédé pour diverses applications industrielles, notamment dans l’aéronautique, l’automobile et le ferroviaire.