Éric FEULVARCH

Le plus répandu, mais également le plus pénalisant pour l’outil et la matière, le procédé de perçage introduit des contraintes résiduelles pouvant perturber considérablement les tenues en fonctionnement des matériaux. La simulation numérique permet de mieux appréhender les conséquences mécaniques induites par les phénomènes mis en jeu à l’intérieur d’un trou percé.

Dans un contexte industriel, la caractérisation et la modélisation numérique du procédé de soudage par friction-malaxage sont devenues incontournables pour étudier la faisabilité, optimiser les paramètres opératoires ou analyser la tenue en service d’un assemblage.

Les procédés de soudage induisent des changements de microstructure, des contraintes résiduelles et des distorsions qui peuvent jouer un rôle majeur sur le comportement en service ou l'opération de soudage elle-même. Lors d’une opération de soudage par friction-malaxage (FSW), ces phénomènes proviennent principalement du malaxage et des gradients de température. Dans cet article, les principaux phénomènes physiques et leurs interactions sont décrits. L'objectif est de faire un point sur la simulation numérique de ces phénomènes au moyen de la méthode des éléments finis qui est l'une des techniques les plus populaires pour résoudre ce genre de problème multi-physique.

Développé récemment, le soudage par friction-malaxage, procédé d’assemblage couramment utilisé en milieu industriel, est réalisé en phase solide sans apport de matière. Cette technique est souvent réservée aux alliages d’aluminium et particulièrement ceux difficilement soudables, car elle permet d’éviter les phénomènes de fissuration à chaud ou la perte de solutés volatils. Le soudage par friction-malaxage est également employé pour l’assemblage de matériaux différents, notamment dans l’aérospatiale et l’automobile. Toutefois, ce procédé induit des modifications microstructurales et des contraintes résiduelles, responsables de détériorations comme la fragilisation du joint ou la présence de défauts géométriques inacceptables. Les méthodes de simulation numérique sont nombreuses de nos jours et permettent notamment la prédiction de ces conséquences.