Simulation du champ thermique et l'étude de son effet sur le comportement structurale et mécanique des cordons de soudure

Abstract

Ce travail met en évidence la pertinence d’une approche intégrée combinant modélisation numérique et validation expérimentale, et ouvre des perspectives prometteuses pour l’optimisation des procédés d’assemblage dans les secteurs à fortes exigences mécaniques et thermiques. Cette étude vise à comprendre l'effet du champ thermique généré par le procédé de soudage TIG sur la microstructurale et propriété mécanique de l'alliage d'aluminium 2024-T3, largement utilisé dans l'industrie aéronautique pour ses excellentes propriétés. Une approche couplée, expérimentale et numérique via le logiciel ANSYS, a été adoptée. Sur le plan opératoire, plusieurs défis ont été rencontrés lors du soudage de tôles minces sans métal d’apport, notamment le contrôle de la pénétration et la prévention des fissures liées à la surchauffe. Ces difficultés ont été surmontées par l’optimisation des paramètres de soudage. Sur le plan métallurgique, les analyses ont montré que des températures supérieures à 450°C entraînent des transformations structurales significatives, telles qu’un affinage granulaire dans les zones de liaison. L’effet du durcissement structural par précipitation reste difficile à caractériser à cause des gradients thermiques complexes. Les mesures de microdureté ont permis de tracer avec précision ces évolutions. Les simulations numériques ont reproduit fidèlement la distribution thermique dans le temps et l’espace, en accord avec les mesures expérimentales par thermocouples, validant ainsi la fiabilité du modèle. L’étude souligne aussi l’importance du contrôle du refroidissement et du déplacement de la source thermique pour limiter les contraintes résiduelles.