Études du procédé de soudage par frottement et malaxage (FSW)

par François Gratecap

Thèse de doctorat en Génie mécanique

Sous la direction de Guillaume Racineux et de Arnaud Poitou.

Soutenue en 2007

à Nantes .


  • Résumé

    Le procédé de soudage par frottement et malaxage ou friction stir welding (FSW) est un procédé récent, mais compte déjà un grand nombre d'études théoriques et expérimentales. Toutefois, sur le plan scientifique, de nombreuses interrogations demeurent notamment la dynamique du malaxage, la formation des composés lors du soudage hétérogène, les champs thermiques induits et intrinsèques, le couplage champs thermiques-dynamique et structural. Par ailleurs, le choix des vitesses de soudages et de la géométrie de l'outil se fait la plupart du temps de manière empirique sans réel fondement théorique. Enfin, la courte durée de vie de l'outil demeure le verrou technologique majeur pour les alliages durs. Les principaux objectifs abordés dans cette thèse sont les suivant : L’étude de l'influence d'une perturbation de la cinématique de l'outil sur le mouvement de la matière. Tout d'abord, à une échelle macroscopique où nous étudions l'écoulement de la matière, puis à une échelle microscopique où nous étudions l'effet de la vibration de l'outil sur le malaxage de la matière. La mise au point d’une méthodologie basée sur un algorithme d'optimisation permettant de définir la géométrie d'un outil conique et les vitesses de soudage optimales pour un matériau donné. Cette méthode permet d’aboutir à une zone de soudabilité. L’étude de la problématique du FSW hybride assisté laser diode. La mise au point d’une méthodologie basée sur un algorithme d'optimisation permettant de définir la géométrie d'un outil conique et les vitesses de soudage optimales pour un matériau donné. Cette méthode permet d’aboutir à une zone de soudabilité. L’étude de la problématique du FSW hybride assisté laser diode.

  • Titre traduit

    Contributions to the friction stir welding process (FSW)


  • Résumé

    Friction stir welding is a relatively new process, but already has a large number of theoretical and experimental studies. However, at the scientific level, many questions remain including the mixing dynamics, the compounds formation in heterogeneous welding, induced and intrinsic thermal fields, coupling thermal dynamic structural fields. Moreover, the welding speeds and tool geometry choice takes mostly place in an empirical manner without real theoretical basis. Finally, the short tool life remains the major technological lock for hard alloys. It is in this research context that this thesis aimed at improving our understanding of the FSW process. The main objective of this work is to advance in the FSW physical phenomenon understanding and to develop a hybrid FSW assisted diode laser manipulation to start tests on hard alloys. The first point concerns the influence of a tool kinematics disruption on the material movement. First, at a macroscopic scale where we study the material flow and then at a microscopic scale where we study the effect of the tool vibration on the material mixing. The second point concerns the methodology development based on an optimization algorithm for defining the tool geometry and the optimal welding speeds for a given material. This method can result in a process window. The third point concerns the FSW hybrid assisted laser diode study. We present the thermal models used to define the laser parameters and discuss the first testing in steel and titanium alloys as well as for dissimilar aluminum-steel

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Informations

  • Détails : 1 vol. (209 f.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. f. 205-209. Index

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université de Nantes. Service commun de la documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2007 NANT 2139
  • Bibliothèque : Ecole centrale de Nantes. Médiathèque.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : Th.2143 bis
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