Développement du soudage MIG CMT pour la réparation de pièces aéronautiques. Application aux pièces en alliage base aluminium 6061

Development of MIG CMT welding for aeronautical parts repair. Application to 6061 aluminium alloy parts

• Auteur / Autrice : Alexandre Benoit
• Direction : Thierry Baudin, Pascal Paillard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences et Génie des matériaux
• Date : Soutenance le 07/12/2012
• Etablissement(s) : Paris 11
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Chimie de Paris-Sud (Orsay, Essonne ; 2006-2015)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de chimie moléculaire et des matériaux d’Orsay (Orsay, Essonne ; 2006-....) - Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux d'Orsay
• Jury : Président / Présidente : Hélène Réglé
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Thierry Baudin, Pascal Paillard, Hélène Réglé, Frédéric Deschaux-Beaume, Patrice Peyre, Jean-Baptiste Mottin
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Frédéric Deschaux-Beaume, Patrice Peyre

Mots clés

Mots clés contrôlés

Aluminium -- Alliages

Soudage électrique

Mots clés libres

Soudage homogène, Rechargement

6061

Alliage d'aluminium

ZAT

MIG

Cold Metal Transfer

TIG

Homogeneous Welding

6061

Aluminium alloy

HAZ

MIG

Cold Metal Transfer

TIG

Résumé

Cette étude répond à une demande industrielle de réparation d’une pièce aéronautique en alliage d’aluminium 6061 à l’aide d’un procédé de soudage à l’arc. La première partie est consacrée à la comparaison des procédés Metal Inert Gas (MIG), MIG pulsé, Tungsten Inert Gas et MIG Cold Metal transfer (CMT). C’est ce dernier procédé qui a été sélectionné pour ses aptitudes particulières, comme son bon contrôle des paramètres et le faible endommagement produit dans le métal de base. Puis, deux métaux d’apport ont été testés – les alliages 5356 et 6061 – avec deux stratégies de réparation : le soudage et le rechargement. Les résultats d’essais mécaniques ont démontré que le rechargement avec l’aluminium 5356 est l’option la plus adaptée pour cette application. Les essais sur pièce réelle ont prouvé la pertinence de cette approche.La zone affectée thermiquement générée, dans l’alliage 6061, par les procédés de soudage à l’arc a également été caractérisée. Il a été mis en évidence une variation de la microstructure associée aux changements de propriétés mécaniques de cette zone. Enfin, les essais exploratoires de soudage homogène à l’arc, c’est-à-dire, avec le métal d’apport en 6061, ont prouvé qu’il était possible, dans certaines conditions, de souder sans générer de fissuration, bien que, cet aluminium soit réputé comme étant insoudable de cette manière.

This study responds to an industrial demand of repair using an arc welding process. It concerns an aeronautical piece made in 6061 aluminium alloy. The first part of the study is devoted to the comparison of processes Metal Inert Gas (MIG), pulsed MIG, Tungsten Inert Gas and MIG Cold Metal Transfer (CMT). It is the latter process that was selected for its special abilities, such as its good control of parameters and the low damaging produced in the base metal. Then, two filler alloys were tested – 5356 and 6061 aluminium alloys– with two repairing strategies : welding and building up. The results of mechanical tests showed that building up with aluminum 5356 is most suitable option for this application. The trials on the real piece showed the relevance of this approach.The heat affected zone generated by the arc welding process in the 6061 base metal was also characterized. It was shown a varaition of microstructure associated with the change of mechanical properties in this zone. Finally, exploratory trials of homogeneous arc welding, i.e., with the 6061 filler alloy showed that it was possible, with certain conditions, to weld without generating weld cracking, although, this aluminium is deemed unweldable by this way.