Étude thermo-physique du soudage par friction malaxage

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Le procédé de soudage par friction malaxage (« Friction Stir Welding ») a été inventé et breveté par « The Welding Institute » en 1991. Dans ce procédé, un outil rotatif doté d'un épaulement et d'une tige centrale profilée est utilisé pour réaliser une soudure sous forme solide, sans passer par la fusion. Les températures atteintes lors du soudage sont inférieures au point de fusion et les caractéristiques mécaniques des soudures réalisées sont ainsi dans la plupart des cas supérieures à celles obtenues avec les procédés de soudage traditionnels et ce, pour divers matériaux. Lors du soudage, l'outil est mis en rotation puis pressé contre les pièces à souder. La tige centrale s'y enfonce et l'épaulement vient s'appuyer à la surface du matériau. L'outil en rotation est ensuite déplacé le long du joint à souder. Une chaleur intense est alors produite par la friction entre l'épaulement et les pièces et par l'agitation produite par la tige centrale dans le joint. Cette chaleur amollit le matériau sans le faire fondre et le matériau est ainsi plastifié et forgé par son confinement sous l'épaulement de l'outil. La recherche proposée a pour but d'apporter une meilleure compréhension des mécanismes physiques se produisant lors du soudage par friction malaxage, de définir des critères de base devant être rencontrés pour effectuer une soudure et de déterminer les effets des paramètres de soudage sur la microstructure du matériau utilisé. Pour atteindre ces objectifs, des essais expérimentaux seront réalisés pour visualiser et connaître les écoulements, les champs de déformation et de température produits lors du soudage. La microstructure des soudures réalisées sera analysée pour établir un lien entre les modifications métallurgiques observées et les paramètres de soudage. Ces essais permettront de mieux comprendre les mécanismes physiques du procédé et d'élaborer un modèle mathématique précis. Cette modélisation permettra de reproduire les comportements observés expérimentalement. Les résultats de cette recherche permettront d'effectuer une meilleure optimisation des paramètres de soudage et d'utiliser pleinement le potentiel de cette nouvelle technologie pour l'introduire rapidement dans divers domaines d'activités industrielles au Canada.