Study and modeling of hot cracking phenomenon in arc welding : Application to 6061 aluminum alloy

Étude et modélisation du phénomène de fissuration à chaud en soudage à l'arc : Application à l'alliage d'aluminium 6061.

Aurélie Niel (1)

1 AS - Assemblages Soudés

The objective of this work is to study, through a simple test, the influence of process parameters on microstructure and mechanical loading in order to minimize hot cracking risk. An original test was developed, consisting of applying a controlled tensile preload in the welding direction on a thin sheet of 6061 aluminum alloy, before making a fusion line with TIG process. Microstructure soldification analysis has permit to identify characteristic lengths reflecting process parameters influence on grains morphology. Microstructure modeling, using data from thermal simulation, has allowed to predict microstructure obtained in different welding conditions. Hot cracking criterion is applied on the predicted microstructure and show grains morphology influence on crack initiation. To end, solutions to optimize welding process, with respect to hot cracking phenomenon, are proposed taking into account the process / material interaction.

L'objectif de ce travail est d' étudier, au travers d'un essai simple, l'influence des paramètres procédés sur la microstructure et sur le chargement mécanique dans le but de minimiser le risque de fissuration à chaud. Un essai original a été développé consistant à appliquer une précontrainte de traction contrôlée dans la direction de soudage sur une tôle d'alliage d'aluminium 6061 de faible épaisseur, avant de réaliser une ligne de fusion avec le procédé TIG. Des analyses de la microstructure de solidification ont permis d'identifier des longueurs caractéristiques traduisant l'influence des paramètres procédés sur la morphologie des grains. La modélisation de cette microstructure, à partir de données thermiques issues de la simulation numérique, a permis de prédire la microstructure obtenue dans différentes conditions de soudage. L'application d'un critère de fissuration à chaud prenant en compte la microstructure prédite permet d'intégrer l'influence de la morphologie des grains sur la prédiction de l'initiation de la fissuration à chaud. Pour terminer, des solutions d'optimisation du procédé de soudage, vis à vis du phénomène de fissuration à chaud, sont proposées en tenant compte des interactions procédé/ matériau.

Mots clés: Hot cracking; GTAW; Aluminuim alloys; Numerical simulation

Mots clés: Solidification rapide; Alliage d'aluminium; Soudage GTAW; Simulation numérique; Fissuration à chaud; Simulation numérique.; Expérimentation

Domaines: Génie des procédés; Mécanique [physics.med-ph]; Matériaux

Aurélie Niel. Étude et modélisation du phénomène de fissuration à chaud en soudage à l'arc : Application à l'alliage d'aluminium 6061.. Génie des procédés. Université Montpellier II - Sciences et Techniques du Languedoc, 2011. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00713746⟩