Influence de la géométrie de l’outil sur la robustesse du FSW robotisé

Abstract

En soudage par friction malaxage (Friction Stir Welding, FSW), l’outil est l’acteur principal de l’opération. Dans sa configuration conventionnelle, l’outil FSW n’est pas considéré comme un consommable lors du soudage des alliages d’aluminium. Sa partie active constituée d’un épaulement et d’un pion permet l’échauffement et le malaxage de la matière. Dans cette étude, on s’intéresse tout d’abord à analyser l’influence de la géométrie de l’outil sur la qualité du cordon. En effet, pour plusieurs géométries d’outil de soudage, les domaines de soudabilités opératoires sont définis et comparés. À partir de ces résultats, la robustesse des différentes géométries d’outil vis-à-vis de la qualité du malaxage lors d’une variation des paramètres de soudage est évaluée. D’autre part, pendant le soudage l’interaction outil/matière évolue suivant la géométrie des surfaces actives de l’outil FSW. Aussi, l’outil FSW a une influence sur les efforts engendrés au cours du soudage. Ces derniers sont donc également analysés afin de définir l’influence de la géométrie sur leurs variations. Dans un objectif de robotisation du procédé, cette étude est une première étape dans l’optimisation de l’outil en trouvant le bon compromis entre qualité du joint soudé et amplitude des efforts.

In FSW the welding tool is a process major player. In its conventional configuration the FSW tool is not consumable. Its active part is composed by a shoulder and a pin and these elements allow two fundamental phenomena for FSW process: material warm up and material stirring. In this study the influence of the FSW tool geometry is analyzed and put in relation with the weld quality. Indeed for several FSW tool geometries the process window is established and compared. From these results the FSW tool geometries robustness is evaluated with regard to the weld quality when the welding parameters are evolving. On the other hand during the welding operation material/tool interaction evolves depending on the active welding tool surfaces. Therefore FSW tool influences forces values created during welding operation. These forces are analyzed in order to define the influence of the FSW tool geometries on their evolution. This study is a first step in the FSW tool optimization in finding a compromise between weld quality and welding forces in the aim to develop robotized FSW.