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Nom original: Aluminiumt6.pdf
Titre: Effets des traitements thermiques sur les alliages d’aluminium 7075 T6 soudés par le procédé de soudage TIG
Auteur: Dr Temmar Mustapha

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Université Saad Dahlab de Blida
Faculté de Technologie
Département de Mécanique

Effets des traitements thermiques sur les alliages
d’aluminium 7075 T6 soudés
par le procédé de soudage TIG

Dr Temmar Mustapha

Etat de l’Art

Méthodologie

Résultats et Discussion

Sommaire

 Etat de l’art
 Méthodologie expérimentale
 Résultats et discussion

 Conclusions et perspectives

1

Conclusions et perspectives

Etat de l’Art

2

Méthodologie

Résultats et Discussion

Conclusions et perspectives

Utilisation des alliages d'aluminium en aéronautique

Alliages
Etat de l’Art
d’Al

Soudage
Méthodologie
Expériences
RésultatsRésultats
et DiscussionModélisation
Conclusions
Conclusion
et perspectives
générale

Alliages d’aluminium

3

Exemple de produits semi-finis et finis

Etat de l’Art

Méthodologie

Résultats et Discussion

Conclusions et Perspectives

Alliages d’aluminium

4

Exemple de produits finis

Etat de l’Art

Méthodologie

Résultats et Discussion

Conclusions et perspectives

Généralités sur la gamme d'élaboration des laminés en aluminium

Micrographie de l’alliage 7075 T6
à l’état brut

5

Traitements thermomécaniques des alliages 7000

Alliages
Etat de l’Art
d’Al

Soudage
Méthodologie
Expériences
RésultatsRésultats
et DiscussionModélisation
Conclusions
Conclusion
et perspectives
générale

Traitement thermique
avec une mise solution
séparée
Sans écrouissage

Revenu (T6)

6

Subdivisions de l'état T (Traité thermiquement avec mise en solution séparée)

Etat de l’Art

Méthodologie

Résultats et Discussion

Conclusions et perspectives

Caractéristiques physiques de l’alliage d’aluminium 7075 T6

7

Etat de l’Art

Méthodologie

Résultats et Discussion

Conclusions et Perspectives

Le procédé de soudage

Masse supplémentaire

Schéma du gain de masse Rivet -Soudure

8

Etat de l’Art

Méthodologie

Energie thermomécanique

Soudage
Oxyacétylénique

Résultats et Discussion

Energie électrothermique

Soudage
Aluminothermique

Energie mécanique

Energie focalisée

Soudage par friction
Soudage par ultrasons
Soudage par diffusion
Soudage par explosion

Faisceau laser
Faisceau d’électrons

Arc électrique

Résistance électrique

Soudage manuel à
l’électrode enrobée

Soudage sous
protection gazeuse

Electrode
réfractaire TIG

9

Conclusions et Perspectives

Electrode fusible
MIG – MAG

Soudage
sous flux

Autres

Soudage par induction
Soudage par points
Soudage à la molette
Soudage sur bossage
Soudage par étincelage

Soudage plasma
Soudage à l’hydrogène
Soudage vertical sous laitier
Soudage à l’arc tournant

Différents procédés de soudage

Etat de l’Art

Méthodologie

Résultats et Discussion

Conclusions et perspectives

Soudage TIG

Poste de soudage TIG:
CNRSC, Chéraga, Alger
Procédé de soudage TIG
10

Etat de l’Art

Méthodologie

Résultats et Discussion

Conclusions et Perspectives

Soudage des alliages d’aluminium
 Conduit à des changements microstructuraux,
 Engendre une zone affectée thermiquement (ZAT)
dont les propriétés mécaniques peuvent être réduites
à 50 % par rapport aux valeurs nominales,
 Difficile: les très hautes propriétés mécaniques
statiques des alliages 7000 s'accompagnent de
propriétés d'usage plus problématiques comme :
la corrosion sous contrainte,
la ténacité,
la vitesse de propagation de fissure.
11

Etat de l’Art

Méthodologie

Résultats et Discussion

Conclusions et Perspectives

Caractéristiques de la soudure

Métal
de base

Zone
fondue

Zone affectée
thermiquement

Zones principales
12

Etat de l’Art

Méthodologie

Résultats et Discussion

Conclusions et Perspectives

Synthèse bibliographique

 Choix du matériau:

Alliages d’aluminium 7075 T6
 Choix du procédé d’assemblage:
Procédé de soudage TIG

13

Etat de l’Art

Méthodologie

Résultats et Discussion

Evolutions
microstructurales
dans la soudure

Comportement
mécanique du cordon de
soudure

Objectifs
Effet des traitements
thermiques sur le cordon
de soudure
14

Conclusions et perspectives

Etat de l’Art

Méthodologie

Résultats et Discussion

Conclusions et Perspectives

Méthodologie expérimentale

 Soudage,

 Traitements thermiques,
 Caractérisation de la microstructure.

15

Etat de l’Art

Méthodologie

Résultats et Discussion

Conclusions et Perspectives

Matériaux utilisés

• Alliage d'aluminium
7075 T6
• Forme des tôles:
290 x 210 mm
• Épaisseurs: 2 et 3 mm

Plaques brutes
%

16

7075 T6

Si

Ti

Mn

Cu

Fe

Cr

V

Zn

Mg

0.10

0.04

0.03

1.53

0.22

0.19

0.01

5.63

2.50

Autres
0.03

Al
89.72

Etat de l’Art

Méthodologie

Résultats et Discussion

Conclusions et Perspectives

Soudage

Préparation des
tôles

j

Préparation des échantillons
avant le soudage

17

Décapage des plaques d’aluminium

Etat de l’Art

Méthodologie

Résultats et Discussion

Conclusions et Perspectives

Premières étapes du procédé de soudage TIG
Zone de
fusion

18

Procédé de soudage TIG

19

Apparition de fissures

Plaques soudées

Etat de l’Art

Méthodologie

Résultats et Discussion

Conclusion s et Perspectives

Etat de l’Art

Méthodologie

Résultats et Discussion

Conclusions et Perspectives

Contrôle des soudures
Contrôle avant le soudage :
 Le matériel de soudage,
 La préparation des pièces à souder,
 Le mode opératoire de soudage.
Contrôle pendant le soudage :
 Le réglage du matériel de soudage,
 Les séquences et cycles de soudage,
 L’état du joint à réaliser,
 Les déformations.

20

Contrôle après le soudage :
 Le contrôle destructif: Essai de dureté, essai de traction,
essai de résilience,
 Le contrôle non destructif: Contrôle visuel (manque
d’épaisseur, manque de pénétration,...).

Etat de l’Art

Méthodologie

Résultats et Discussion

Conclusions et Perspectives

Traitements thermiques appliqués
T (°C)

475

1

2

140

3
temps
21

Etat de l’Art

Méthodologie

Résultats et Discussion

Conclusions et Perspectives

Caractérisation de la microstructure
 La microscopie optique,

 La microscopie
balayage (MEB),

électronique

à

 La caractérisation chimique des
différentes phases à l’aide du
spectromètre à dispersion d’énergie
(EDS),
 L’indexation des phases par diffraction
(RX),
 Les méthodes d’essais mécaniques :
 Essai de dureté,
 Essai de résilience,
 Essai de traction.
22

Micrographie d’un échantillon traité

Etat de l’Art

23

Méthodologie

Résultats et Discussion

Essai de microdureté

Conclusions et Perspectives

Etat de l’Art

Méthodologie

Résultats et Discussion

Conclusions et Perspectives

Préparation métallographique
Tronçonnage
Enrobage

Pré-Polissage

Polissage

Attaque
Observation

24

Métallographie
descriptive

Métallographie
quantitative

Etat de l’Art

Méthodologie

Résultats et Discussion

Conclusions et perspectives

Résultats et discussion

25

Etat de l’Art

Méthodologie

Résultats et Discussion

Conclusions et Perspectives

Caractérisation du durcissement structural
Métal de base

ZAT

Zone fondue

Sens du soudage

26

Micrographie des différentes zones de soudage

Etat de l’Art

Méthodologie

Résultats et Discussion

Conclusions et perspectives

Caractérisation à l’état brut

Métal de base
ZAT
Zone fondue
27

Micrographies

Etat de l’Art

Méthodologie

Résultats et Discussion

Conclusions et perspectives

Microdureté (HV)

Microdureté des échantillons à l’état brut

Déplacement (mm)

28

Etat de l’Art

Méthodologie

Résultats et Discussion

Conclusions et perspectives

Caractérisation à l’état soudé et traité

29

Micrographie du métal de base (T= 510 °C )

Etat de l’Art

Méthodologie

Résultats et Discussion

Conclusions et perspectives

Caractérisation à l’état soudé et traité

30

Influence de la température

Etat de l’Art

Méthodologie

Résultats et Discussion

Conclusions et perspectives

Microdureté à l’état soudé et traité

31

Influence de la température

Etat de l’Art

Méthodologie

Résultats et Discussion

Conclusions et perspectives

Microdureté
Sans Traitement thermique

T = 140 °C

T = 160 °C

T = 180 °C

150
Zone fondue

140

ZAT

MB

Microdureté (HV)

130
120
110
100
90
80
70

1
32

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
Déplacement (mm)

Etat de l’Art

Méthodologie

Résultats et Discussion

Conclusions et perspectives

Résilience à l’état soudé et traité

33

Zone affectée thermiquement

Etat de l’Art

Méthodologie

Résultats et Discussion

Conclusions et perspectives

Microscope Electronique à Balayage
Les alliages d’aluminium 7075 T6 soudés génèrent :
• Changement de microstructure et variation de taille des grains,
• Formation et apparition de fissures absentes à l’état initial.

34

Fissures de la Zone Fondue

Etat de l’Art

Méthodologie

Résultats et Discussion

Conclusions et perspectives

Essais de traction

35

Charge
maximale
KN

Contrainte
maximale
Mpa

Module
de Young
Mpa

Limite
élastique
Mpa

Déformation
%

03.41

90.47

5537.238

81.360

01.89

Etat de l’Art

Méthodologie

Résultats et Discussion

Conclusions et perspectives

Simulation des résultats expérimentaux:
 Plans d’expériences : Essai de résilience,

 Logiciel de CAO 3D Autodesk Inventor: Essai de
traction.

36

Etat de l’Art

Méthodologie

Résultats et Discussion

Conclusions et perspectives

Plans d’expérience : Essai de résilience
Le modèle mathématique de forme polynomiale :

La forme développée est :

Avec :
x1 = Epaisseur de l’éprouvette normalisée,
x2 = Température au moment de l’essai,
x3 = Zone d’impact.
37

Etat de l’Art

38

Méthodologie

Résultats et Discussion

Conclusions et perspectives

Surface de réponses (Zone affectée thermiquement)

Etat de l’Art

39

Méthodologie

Résultats et Discussion

Conclusions et perspectives

Contour de réponses (Zone affectée thermiquement)

Etat de l’Art

40

Méthodologie

Résultats et Discussion

Conclusions et perspectives

Surface de réponses (Zone fondue)

Etat de l’Art

41

Méthodologie

Résultats et Discussion

Conclusions et perspectives

Contours de réponses (Zone fondue)

Etat de l’Art

Méthodologie

Résultats et Discussion

Conclusions et perspectives

Essai de traction: Logiciels de CAO 3D Autodesk Inventor

Eprouvette sollicitée

Effets des contraintes

42

Contrainte principale

Etat de l’Art

43

Méthodologie

Résultats et Discussion

Conclusions et perspectives

Sollicitation maximale dans la zone fondue

Etat de l’Art

Méthodologie

Résultats et Discussion

Conclusions et perspectives

Conclusions et perspectives

44

Etat de l’Art

Méthodologie

Résultats et Discussion

Conclusions et perspectives

 Identifier les différentes zones de la
microstructure: Métal de base, Zone
affectée thermiquement et Zone fondue,
 Augmentation ou prolongement à un
maintien isotherme, conduit à une
apparition de phases d’équilibres
incohérentes avec la matrice,

 Différence
des
épaisseurs
des
échantillons n’influe pas sur la
microstructure du matériel soudé.
45

Etat de l’Art

Méthodologie

Résultats et Discussion

Conclusions et perspectives

 L’alliage connaît un adoucissement à
travers la soudure. Les différents
traitements thermiques ont mis en
évidence l’évolution de l’état de
précipitation à travers la soudure,
 L’application des traitements après le
soudage augmente la résistance à la
traction du cordon de soudure,
46

Etat de l’Art

Méthodologie

Résultats et Discussion

Conclusions et perspectives

 La formation de microfissures lors du
déroulement du procédé de soudage TIG
est essentiellement due aux faibles
valeurs de la résistance à la traction et
aux propriétés de l’impact de l’énergie de
notre matériau soudé ,

 Le procédé de soudage a un effet sur la
diminution de l’impact de l’énergie dans
la zone fondue de notre matériau.
47



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