Etude des effets des traitements thermiques post soudages sur les propriétés structurales et mécaniques de l'alliage d'aluminium 7075-T6 soude par le procédé FSW

Abstract

L’industrie aéronautique apprécietout particulièrement l'aluminium pour bien des raisons .Comme ses qualités mécaniques, sa légèreté ou la facilité d’usinage qui lui donne un atout supplémentaire. Les familles d’alliage d’aluminium les plus couramment rencontrées dans cette industrie sont les séries 2xxx, 3xxx, 5xxx, 6xxx et 7xxx. Dans le cas de l’aviation, L’alliage le plus couramment utilisé est 7075. Il se compose d’aluminium, de zinc, de magnésium et de cuivre pour maximiser la résistance. C’est un alliage très résistant, comparable à l’acier mais deux tiers plus léger. La présence du cuivre rend le soudage difficile. Ses alliages sont souvent assemblés par des procèdes comme le rivetage bien que de nombreuses recherches voient un intérêt à utiliser le soudage comme alternative au rivetage, mais cette dernière reste critique et peu fiable. En 1991 une solution vient répondre aux problèmes rencontrés par le soudage traditionnel en donnant une approche nouvelle. Le FSW pour « Friction Stir Weldin » ou friction malaxage. Ce procédé permet de souder des alliages jusque-là difficiles à souder. Néanmoins, cette méthode comporte elle aussi, des lacunes. Ce procédé engendre plusieurs phases différentes les unes aux autres de par leurs propriétés mécaniques et aspect métallographique. Alors que le processus de soudage FSW se déroule, un gradient de température couplé à l’effet mécanique dû au malaxage se crée entre le métal de base, la zone affectée thermo-mécaniquement, la zone affectée thermiquement et le noyau. Ainsi, ses effets combinés engendrent des structures métallographiques et des caractéristiques mécaniques diverses dans les différentes zones constituants le cordon de soudure. Une chute brutale des propriétés mécaniques entre les phases ce produit lors du soudage aboutissant à l’affaiblissement de l’assemblage de la structure par la suite. Dans notre étude nous nous sommes intéressés à ce problème, en proposant une solution sous forme d’un traitement thermique post soudage. De là, La v caractérisation de la microstructure par l’utilisation de plusieurs techniques d’investigations, une étude du comportement mécanique des tôles soudées par le procédé FSW post soudure est faite sur la base d’essais de traction, résilience et de dureté sont réalisés sur des éprouvettes normalisées ; elles nous ont permis de s’initier à l’étude du comportement du matériau analysé. Cela nous a permis aussi de constater les changements apportés par le traitement thermique post soudage sur le cordon de soudure. Une caractérisation mécanique et métallographique des cordons de soudure obtenue par l’utilisation de la microscopie optique et la microscopie électronique à balayage (MEB) pour des approches locales, et l’indexation des phases par diffraction (RX) pour des approches globales. Enfin, une modélisation et une simulation numérique adéquate du transfert thermique sont réalisées mettant en évidence l’effet des différents paramètres de soudage. Une étude expérimentale permettant une comparaison et une validation des résultats est ensuite présentée. Les résultats expérimentaux trouvés, sont en bon accord avec les résultats numériques obtenus.