Le soudage par friction entre l'acier et l'aluminium et l'impact de l'usure de l'outil sur le joint de soudure

(fre) Dans ce travail, le soudage par friction entre de l'aluminium (AA1050 et AA6061) et de l'acier inoxydable (SS316L) par Friction Melt Bonding (FMB) a été investigué. L'usure de l'outil WC-Co a été étudiée en fonction des paramètres de procédé. Les soudures réalisées avec un outil WC-Co présentent de larges différences d'épaisseur de couche d'IM le long de la soudure causées par la déformation progressive de l'outil. Toutefois, la déformation de l'outil WC-Co tend à se stabiliser lorsque celui-ci atteint une forme auto-optimisée. Les soudures réalisées avec un outil pcBN sont plus homogènes qu'avec l'outil WC-Co, car le pcBN a une meilleure stabilité thermique et se déforme très peu. La couche d'IM a été observée au SEM et analysée par EDS. Deux sous-couches composées de phases IM distinctes, de composition de type FeAl3 et Fe2Al5, ont été observées. Lorsque l'apport d'énergie augmente, la sous-couche inférieure se détériore et diffuse au sein de l'aluminium. L'apparition de fissurations à chaud dans l'AA6061 réduit fortement la ténacité des joints. La tôle d'acier subit une large déformation plastique durant le procédé. Les grains situés en surface sont déformés et ont une structure grossière. Proche de l'interface, des macles sont observées au sein des grains. La dureté est plus élevée en surface de l'acier, sous l'outil. La présence de tungstène en surface a également été décelée pour les essais réalisés avec un outil WC-Co indiquant une réaction entre l'acier et le WC-Co.

(eng) In this work, friction welding between aluminium (AA1050 and AA6061) and stainless steel by Friction Melt Bonding (FMB) has been investigated. The wear of the WC-Co tool has been studied as a function of the process parameters. The welds made with a WC-Co tool show large differences in IM layer thicknesses along the weld due to the progressive deformation of the tool. However, the deformation of the WC-Co tool tend to stabilize when it reaches a self-optimized shape. The welds made with a pcBN tool are more homogeneous than with the WC-Co tool since pcBN has a better thermal stability and doesn't deform much. SEM observation and EDS analysis of the IM layer have been made. Two sublayers of distinct IM phases, having a composition similar to FeAl3 and Fe2Al5, have been observed. When the energy input increases, the lower sublayer deteriorates end diffuses inside the aluminium. The occurrence of hot tearing inside the AA6061 reduces the toughness of the joint. The steel sheet undergoes a large plastic deformation during the process. The grains located near the surface are deformed and have a coarse structure. Near the interface, twins are observed inside the grains. The hardness is highest on the surface of the steel, under the tool. The presence of tungsten on the surface has also been detected for the tests made with a WC-Co tool indicating a reaction between the steel and the WC-Co.