Effets du défaut caniveau sur la concentration de contrainte au sein de joints soudés par laser en alliage d’aluminium AA6005-T6

Résumé

Les caractéristiques mécaniques des alliages d’aluminium sont intéressantes, car leur emploi allège les structures des véhicules ferroviaires. En parallèle, le soudage laser est un procédé novateur qui permet de grandes cadences de production. Leur emploi combiné en construction ferroviaire est un excellent moyen de diminuer les coûts de production. Pour se faire, Bombardier Transport, aujourd’hui Alstom, s’est positionné en tant que pionnier dans l’utilisation de ces techniques. Des normes réglementent les défauts admissibles dans les joints soudés. Cependant, les restrictions qu’elles imposent ont un impact négatif sur la productivité. Il a ainsi été formulé le besoin de développer de nouvelles normes utilisant le plein potentiel du soudage laser de l’aluminium, sans nuire à la sécurité. L’étude ici s’intéresse particulièrement au défaut n°11 « caniveau » de la norme DIN EN ISO 13919-2. Des simulations numériques ont permis d’observer les fluctuations du champ du coefficient de concentration de contrainte, noté Kt, autour des valeurs critiques de la norme. Une méthode de mesure des caractéristiques géométriques des défauts a ensuite été mise en place pour élargir les simulations au spectre de données des échantillons fournis. Un modèle théorique de calcul du Kt en fonction des paramètres a aussi été proposé. Enfin, des essais de fatigue ont été menés afin de valider l’hypothèse d’amorçage de fissure au niveau des zones de concentration de contrainte. Les résultats ont montré que la profondeur du défaut ne suffit pas à caractériser sa sévérité comme le laisse entendre la norme, mais que la durée de vie en fatigue est dépendante d’autres paramètres géométriques du défaut. Les faciès de rupture ont été analysés de sorte à mieux déterminer les facteurs influençant le nombre de cycles.

Date	17 août 2021
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Philippe Bocher (Directeur(-trice)) & Vincent Demers (Codirecteur(-trice))