Assemblage hétérogène Al/Fe par points par impulsion magnétique

Le soudage par impulsion magnétique est un procédé qui permet l’assemblage rapide (en quelques micro secondes) de matériaux similaires ou dissimilaires à l’état solide. Ce procédé consiste à générer des forces de Laplace dans une pièce conductrice au moyen d’un inducteur parcouru par un courant variable et intense. Pour pouvoir réaliser une soudure il est nécessaire d’accélérer la première pièce. Il faut donc assurer une distance suffisante entre les deux pièces (entrefer). Il est classiquement possible d’effectuer des soudures de tubes et de tôles à condition de ménager un entrefer entre les deux pièces à assembler. Dans le cadre de nos travaux nous avons développé une nouvelle façon de souder par points deux tôles placées l’une sur l’autre sans entrefer (Magnetic Pulse Spot Welding – MPSW). Ce nouveau procédé permet d’envisager l’assemblage hétérogène de structures automobile ou la connexion de batteries entre elles sans chauffage. Le procédé a été validé sur l’assemblage hétérogène Al/Fe. Des essais de traction quasi-statiques et dynamiques nous ont permis de démontrer la qualité des points de soudure

“Materials Science” Challenges in the Additive Manufacturing of Industrial Parts

Additive Manufacturing (AM), somewhat like fusion welding, brings into play: (1) complex and interacting physical phenomena such as heat and mass transfer, phase changes (including melting, solidification, allotropic transformations and diffusion phenomena such as epitaxial growth, grain growth), (2) a number of process variables associated to the moving heat source (e.g., its power, power distribution, relative speed, size, all affecting energy density), its paths (e.g., linear, circular, oscillatory), and added metal feed rate via powder, wire, or ribbon, all controlling deposit dimensions, aspect-ratios, and properties, including defects. The effect of successive thermal cycles, as induced by the heat source moving away from an already deposited metal further adds to the overall challenge of fabricating parts with industry-compliant physical, mechanical, and electrochemical properties and proper dimensional controls. This paper discusses fundamental aspects of AM from a metallurgical standpoint.Published versio

Étude de la formation du bain de fusion en soudage TIG en présence d'un dépôt de silice (application au soudage ATIG des aciers au carbone et FBTIG des alliages d'aluminium)

Le procédé de soudage TIG produit des cordons d'excellente qualité (bain de fusion non turbulent protégé de la pollution atmosphérique par un gaz inerte), mais son potentiel de pénétration reste limité à 3 mm en une seule passe. Le développement de nouvelles techniques telles que le procédé ATIG a permis d'accroître considérablement ce faible potentiel de pénétration. Les mécanismes liés à cette augmentation sont cependant encore mal définis. Dans ce travail, nous avons utilisé la silice comme additif lors du soudage ATIG d'un acier bas carbone. Nous avons mis en évidence l'inversion des courants de convection au sein du bain de fusion et la constriction de l'arc due à la présence d'ions SiO- dans sa périphérie. Nous avons par ailleurs montré le rôle essentiel joué par la forte résistivité électrique de la silice dans le comportement de l'arc et du bain : les électrons cherchent en effet le chemin de moindre résistance. Cette propriété élémentaire permet une utilisation différente des additifs en soudage TIG...NANTES-BU Sciences (441092104) / SudocNANTES-Ecole Centrale (441092306) / SudocSudocFranceF

Magnetic Pulse Hybrid Joining of Polymer Composites to Metals

To lighten their vehicles, car manufacturers are inclined to substitute steel structures with aluminum alloys or composites parts. They are then faced with the constraints inherent to dissimilar (galvanized steel/aluminum) or hybrid (metal/composite) assemblies. Recent developments in magnetic pulse welding seems to offer a viable route. Very fast, this process can be robotized and generates a very localized heating system which limits the formation of intermetallic and damage the composite. Low energy consumption, without filler metal or smoke it is recognized as an environmentally friendly process. In this paper, electromagnetic pulse welding is exploited to assemble polymer composite to metals. Two techniques, a metallic insert in polymer composite or an external patch, have been tested with possible design considerations

Caractérisation micrographique et mécanique des joints soudés par la méthode ATIG (poster)

International audienc

Optimizing the design of silica coating for productivity gains during the TIG welding of a 304L stainless steel

International audienceThe performance of silica coatings on TIG (or GTA) welding of AISI304L stainless steel has been studied by investigating the effect of coating geometry and thickness on weld penetrations. Two coating designs are studied. One involves a 20 mm wide continuous coating across the weld zone and the second design formulates two parallel coatings 1–7 mm apart around the joint. The optimum thickness for continuous coatings is limited to about 50 μm whereas for 2 mm apart coatings, the optimum range extends from 70 to 200 μm. The presence of a narrow bare zone in the coating is suggested to be more practical for manual silica application. Tensile tests have been performed to identify the mechanical behavior in different characteristic zones of the welded specimens. The reduced tensile strength of the weld metal is attributed to the flux silica particles

Étude de la contribution des flux activants en soudage A-TIG (application de la silice au soudage de différents métaux et alliages)

Le procédé TIG (Tungsten Inert Gas), couramment employé en industrie, permet d obtenir des soudures d excellente qualité à partir d une source thermique d origine électrique stable. Cependant le rendement de ce procédé est fortement limité par les pertes importantes de l arc électrique, ce qui conduit à la formation de joints soudés peu pénétrés. Ce travail traite de l application de flux activants pour améliorer la morphologie des joints soudés. Le soudage A-TIG (Activated-TIG) permet, en effet, d augmenter fortement la pénétration du bain de fusion par le dépôt de flux activant en surface des pièces à assembler. La soudabilité de la plupart des nuances métalliques, limitée à des épaisseurs inférieures à 3mm en soudage autogène mono passe, peut atteindre 6 à 8 mm selon les nuances. La première partie de l étude est consacrée à l optimisation du dépôt de flux activant. A partir d essais expérimentaux, la silice est sélectionnée en tant que flux activant pour le soudage de l acier inoxydable 304L. L influence des paramètres de son dépôt est étudiée dans le but d obtenir des performances optimisées. En complément, une étude de caractérisation métallurgique et mécanique est menée pour qualifier les zones fondue (ZF) et affectée thermiquement (ZAT) de l ensemble mécano-soudé. En particulier, la participation d éléments issus du flux activant dans le bain de fusion entraîne des modifications chimiques et métallurgiques. Leur identification renseigne sur les limitations de l application des flux activants. A partir des paramètres optimisés, l application de la silice est étendue au soudage de quatre métaux et alliages d usage courant (acier bas carbone, titane commercialement pur, aluminium commercialement pur, cuivre électrolytique). L objectif de cette partie est de mettre en évidence les mécanismes d activation du flux en fonction des conditions de soudage et des propriétés des matériaux soudés. Enfin, la contribution de la silice est modélisée par deux actions distinctes ; un effet de constriction de l arc électrique ainsi qu une inversion des courants de Marangoni. Des modèles analytiques simples sont proposés à partir des interprétations expérimentales et implémentés dans Femlab.NANTES-BU Sciences (441092104) / SudocNANTES-Ecole Centrale (441092306) / SudocSudocFranceF

新學期、買好書－ 歡迎使用系所圖儀費購置系所圖書

International audienceSurface striations with spacing equal to feed rate per rotation and banded structures in the weld nugget are some of the striking features of friction stir welding. However, their formation is still subject to some debate. This study contributes to comprehend their formation by evaluating the possible role played by the eccentricity of the tool during the welding of an aluminium alloy and using a plasticine as its analogue. The eccentric movement is visualized to generate both surface and bulk striations in plasticine. By voluntarily using non optimized welding conditions on aluminium, the material flow has been deduced and confronted with direct visual observations through high speed camera on plasticine. In the non closed section of the weld, two lobes each with thickness equal to feed rate per rotation were observed. First lobe corresponds to flow induced by the pin and tests on plasticine showed constant volume displacement per rotation for a given tool eccentricity. The second lobe is generated by material flow from under the shoulder back to the rear of the pin. The assembling or not of these two lobs behind the pin can explain some of the characteristic patterns observed in the weld nugget such as onion rings, oxide dispersions and cavities