Contribution a l'industrialisation du soudage par friction malaxage

Le soudage par friction malaxage, ou FSW, est un procede de soudage a l'« etat solide » permettant d'eviter certains problemes rencontres en soudage par fusion comme la fissuration a chaud ou la creation de soufflures. La soudure est realisee par l'action d'un outil a l'interface de deux pieces a souder. Celui-ci a pour role de malaxer et d'echauffer par frottement la matiere. Le cordon est realise de proche en proche. Les efforts generes a l'interface outil/matiere doivent etre repris par la machine et le montage de soudage. Ils sont donc un facteur important pour le choix des moyens de soudage. Ce travail de these consiste a mettre en place une demarche pour qualifier les moyens de production FSW, en identifiant la partie du domaine de soudabilite operatoire accessible par le moyen envisage. Ce travail comporte trois phases. La premiere est l'identification des parametres caracteristiques du procede FSW. Cela aboutit a l'ecriture de specifications du cahier des charges pour le choix ou la conception d'un moyen de production. Une fois ces parametres identifies, la deuxieme etape de la demarche est la caracterisation experimentale des domaines de soudabilites operatoires (DSO). Les actions mecaniques appliquees sur l'outil ont ete associees a chaque combinaison des parametres operatoires de ces domaines. Cette etude experimentale a mis en evidence l'influence des parametres de conduite sur le torseur des efforts outil/matiere. Ces derniers peuvent etre reduits en agissant sur ces memes parametres operatoires. Enfin, la derniere phase de la demarche est la validation du moyen de production FSW choisi, grâce a l'ensemble des donnees experimentales recueillies. Ce moyen de production est modelise dans le but de tester les capacites de la machine, de la broche et du porte-pieces pour realiser l'operation de soudage. La demarche de qualification a ete mise en œuvre a la realisation de soudures FSW par un robot polyarticule (6 axes). Cette structure « peu rigide » et de « faible » capacite en effort est tres sensible aux actions mecaniques generees par le FSW. Le choix des parametres operatoires de soudage s'appuie sur les DSO determines experimentalement pour les phases de plongee et de soudage, bornees par les limites de la machine. Il est necessaire, pour ce type de structure, de qualifier son aptitude a realiser l'operation de soudage FSW, car ses capacites dependent fortement de la position de l'outil dans l'espace de travail.