Simulation numérique du comportement thermomécanique du soudage par FSW

Abstract

الملخص (بالعربية) : عملية تلحيم عجن الاحتكاك هي عملية حديثة تم تطويرها داخل معهد اللحام البريطاني "معهد اللحام" في أوائل التسعينات تستخدم بشكل عام في علم الطيران بدون ادخال أي مادة جديدة وتسمح بتلحيم سبائك الألومنيوم التي يصعب تلحيمها تقليديا. تلحيم الاحتكاك بالحرارة أو عن طريق الجمع بين الحركات الدورانية والتحويلية للأداة الاسطوانية يشوه ويسخن مواد الأجزاء الملحومة "الملحمة" هذه العملية الحرارية الميكانيكية يسبب ظواهر فيزيائية وميكانيكية وتغيير حالة هده الأجزاء الملحمة تهدف عملية نمذجةfsw الى إعادة انتاج ذه العملية الحراية الميكانيكية من أجل التنبؤ بتاثير التلحيم على المواد والسماح بشك خاص دراسة آليات انشاء احرارة و التوصل الى تحديد أقصى دجة حرارة أثناء التلحيم ومشكلة بقاا التلحيم لسبائك الألومنيوم 6061-T6في عملنا هذا لجأنا الى محاكاة رقمية FSW باختيار نموذج محدد. يأخذ النموذج الحالي في الاعتبارالاقتران الميكانيكي الحراري للتنبؤ بدرجة الحرارة والضغوط المتبقية من خلال نموذج رقمي واحد. توجدعدة نتائج وجدها النموذج ؛قوى التفاعل، الضغوط المتبقية، السلالات البلاستيكية، درجة الحرارة المتولدة وضغط مجموعة. من أجل التحكم والحكم على نموذج المحاكاة لعمليةFSW ،تمت مقارنة نتائج الحسابات مع القياسات التجريبية التي أجريت ومع الباحثين من أجل التحقق من صحة هذا النموذج. الكلمات المفتاحية : عملية الFSW, النمدجة العددية, الضغوطات المتبقية, درجة الحرارة , اعدادات التلحيم ---------------------------------------------- Résumé (en Français) :

Le procédé de soudage par friction malaxage est un procédé récent qui a été développé au sein de l’institut de soudure britannique " The Welding Institute " au début des années 90. Ce procédé, utilisé généralement en aéronautique, est sans apport de matière et permet de souder principalement des alliages d’aluminium difficilement soudables par les procédés classiques de soudage. Le soudage par friction malaxage, par la combinaison des mouvements de rotation et de translation d’un outil cylindrique, déforme et échauffe le matériau des pièces soudées. Cette histoire thermomécanique provoque des phénomènes physiques et mécaniques et une modification de l’état des pièces soudées. La modélisation du procédé FSW vise à reproduire cette histoire thermomécanique afin de prédire l’effet du soudage sur le comportement des matériaux. Elle permet en particulier d’étudier les mécanismes de création de la chaleur et de déterminer la température maximale au cours soudage et les contraintes résiduelles après le soudage pour un alliage d’aluminium 6061-T6. Dans ce travail, Une simulation numérique du procédé FSW a été faite par un modèle élément fini. Le présent modèle prend en considération le couplage thermomécanique pour prédire la température et les contraintes résiduelles par un seul modèle numérique. Plusieurs résultats trouvés par le modèle existent ; les forces de réactions, les contraintes résiduelles, les déformations plastique, la température générée et les contraintes Von mises. Afin de contrôler et juger le modèle de simulation du processus FSW, Les résultats des calculs ont été comparés à des mesures expérimentales faites et avec des chercheures afin de valider ce modèle.

Les mots clés : procédure FSW, modélisation numérique, contraintes résiduelles, température, paramètres de soudage.

---------------------------------------------- Abstract (en Anglais) : The friction kneading welding process is a recent process which was developed within the British Welding Institute "The Welding Institute" in the early 90s. This process, generally used in aeronautics, is without material input and allows to weld mainly aluminum alloys which are difficult to weld by conventional welding processes. Friction stir welding, by the combination of rotational and translational movements of a cylindrical tool, deforms and heats the material of the welded parts. This thermomechanical history causes physical and mechanical phenomena and a change in the state of the welded parts. The FSW process modeling aims to reproduce this thermomechanical history in order to predict the effect of welding on the behavior of materials. It allows in particular to study the mechanisms of heat creation and to determine the maximum temperature during welding and the residual stresses after welding for an aluminum alloy 6061-T6. In this work, a numerical simulation of the FSW process was made by a finite element model. The present model takes into account thermomechanical coupling to predict the temperature and the residual stresses by a single numerical model. Several results found by the model exist; the reaction forces, the residual stresses, the plastic strains, the temperature generated and the stresses Von set. In order to control and judge the simulation model of the FSW process process process process process process process process process process process process,

The results of the calculations were compared to experimental measurements made and with researchers in order to validate this model.

Keywords : FSW process, numerical modelisation, residual stress, temperature, welding parameter