Le soudage par friction-malaxage (FSW) est un procédé d'assemblage à l'état solide en plein essor qui est maintenant bien maîtrisé pour les cas simples, notamment pour les alliages à durcissement structural des séries 2000 et 7000 pour applications aéronautiques, difficilement soudables par les techniques classiques de soudage par fusion. Cependant la maîtrise complète du procédé et des assemblages associés reste encore à améliorer.

Dans ce cadre, la modélisation numérique du procédé FSW revêt un intérêt tout particulier pour étudier la faisabilité ou optimiser les paramètres opératoires. Si la prédiction des champs thermiques en cours de soudage dans les différentes zones du joint apparait actuellement bien maitrisée [Feulvarch13], [Robe17], ce n'est pas encore complètement le cas pour le comportement mécanique local et global du joint soudé. Une démarche complète de modélisation intégrée peut permettre néanmoins de faire le lien entre le procédé de soudage et les performances du joint en utilisation [Simar12]. Cela nécessite cependant le calcul successif via plusieurs modèles indépendants qui simulent respectivement les cycles thermiques, la précipitation, l'écrouissage et l'endommagement. Le modèle de précipitation par classe de précipités employé généralement [Genevois04], [Hersent10], [Legrand15] nécessite la connaissance de nombreux paramètres thermodynamiques et microstructuraux souvent difficiles à obtenir. De plus, ce modèle reste chronophage et est donc difficilement applicable industriellement.

Il reste donc un champ de recherche ouvert pour une démarche de modélisation plus pragmatique et plus facile à coupler directement avec le modèle thermomécanique. L'objectif étant de prédire dans des temps de calcul raisonnables les comportements mécaniques locaux dans la ZAT et en bordure de ZATM des cordons de soudure FSW qui représentent la zone de fragilité du cordon. Cela passe vraisemblablement par une prise en compte et une modélisation des évolutions microstructurales à une échelle moins fine que celle du précipité.

Dans cette étude on s'intéresse ainsi à la caractérisation du comportement mécanique local en ZAT d'un joint FSW réalisé en alliage d'aluminium de la série 2000. L'objectif est de déterminer la cartographie des propriétés mécaniques locales et de corréler ces résultats avec l'état microstructural pour déterminer une loi de comportement mécanique. Le prélèvement de micro-éprouvettes en ZAT sur des tôles de faible épaisseur s'avérant trop délicat, des éprouvettes présentant en zone utile des microstructures représentatives des différentes zones de la ZAT sont générées à l'aide d'une machine Gleeble. L'équivalence microstructurale entre éprouvettes Gleeble et ZAT du joint soudé est vérifiée par différentes techniques (DSC, dureté, conductivité électrique ...). Le comportement mécanique à température ambiante est alors caractérisé par des essais de traction avec suivi des déformations par corrélation d'image (DIC). Les premiers résultats de l'étude sont présentés et analysés.

[Feulvarch13] E. Feulvarch et al. Journal of Computational and Applied Mathematics, 246 (2013) 269–277

[Genevois04] C. Genevois. Thèse de doctorat, Institut National Polytechnique de Grenoble-INPG, 2004

[Hersent10] E. Hersent. Thèse de doctorat, Ecole Nationale Supérieure des Mines de Saint-Etienne, 2010

[Legrand15] V. Legrand. Thèse de doctorat, Ecole Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2015

[Robe17] H. Robe. Thèse de doctorat, Université de Lyon, 2017

[Simar12] A. Simar et al. Progress in Materials Science, 57:1 (2012) 95–183