Depuis l'invention brevetée en 1991 du procédé de soudage par friction malaxage par l'institut de soudage TWI (The Welding Institute), cette technologie, plus connue sous son acronyme anglais FSW (Friction StirWelding), est largement adoptée dans l'industrie des transports pour assembler des matériaux, et en particulier des alliages d'aluminium qui étaient jusqu'alors difficilement soudables avec les techniques classiques(MIG, MAG, TIG, etc.). Le soudage par FSW est un procédé de soudage à l'état solide, et présente plusieurs avantages majeurs : absence de métal d'apport, de gaz de protection, de consommables, et soudage à des températures inférieures aux températures de fusion des métaux à assembler ; réduction de masse des assemblages soudés comparés à ceux rivetés ; limitation des concentrations de contraintes au niveau des perçages et qui sont préjudiciables à la tenue en fatigue des structures ainsi assemblées. Plusieurs travaux ont été menés pour analyser l'influence des paramètres du procédé de soudage sur les caractéristiques micro-structurelles, thermiques, et mécaniques des assemblages afin d'améliorer la qualité des soudures.

Le présent projet de recherche s'intéresse à l'optimisation des paramètres de soudage FSW (vitesse de rotation et d'avancement du pion) en analysant leur influence sur le comportement mécanique de l'assemblage soudé de trois tôles d'aluminium de nuances 7075, 2042 et 6082. Six configurations d'assemblage soudé sont testées pour analyser leur comportement mécanique en traction monotone. Deux techniques d'instrumentation (corrélation d'images numériques et émission acoustique) sont utilisées pour analyser finement les mécanismes de fissuration de l'assemblage soudé. La corrélation d'images numériques a été utilisée pour analyser simultanément les champs de déformation sur deux plans perpendiculaires (tranche et une des faces principales). L'émission acoustique a été utilisée (capteurs positionnés sur l'autre face principale) pour détecter, localiser et suivre en temps réels l'apparition de fissure dans le volume de l'assemblage soudé. Une classification non supervisée a été appliquée pour proposer différentes signatures acoustiques, et les associer à différents mécanismes de fissuration en s'appuyant sur l'analyse couplée activité acoustique – corrélation d'images.

Les résultats d'essai de traction mettent clairement en évidence l'influence des paramètres du procédé de soudage FSW sur la contrainte à rupture de l'assemblage soudé. Par ailleurs, l'analyse couplée émission acoustique – corrélation d'images numériques a permis d'une part de mettre en lumière l'influence des paramètres de soudage sur les mécanismes de fissuration (prédominance, cartographie des fissures, etc.), et d'autre part l'identification de la signature acoustique du mécanisme de fissuration précurseur de la fragilisation critique de l'assemblage soudé. Ces résultats permettront de mettre en place des outils de diagnostic et de pronostic de la performance mécanique de la structure soudée.