Analyses expérimentales et numériques du procédé de soudage par friction malaxage fsw PDF Download
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Author: Olivier Lorrain
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 118
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Book Description
Le soudage par friction malaxage FSW est un procédé de soudage à l'état solide, sans fusion du matériau. La soudure est réalisée par l'action d'un outil composé d'un épaulement et d'un pion positionné à l'interface des deux pièces à souder. L'outil a deux rôles : échauffement de la matière par frottement de l'épaulement, malaxage de la matière par l'intermédiaire du pion. Ce travail de thèse s'inscrit dans le cadre d'un partenariat entre Arts et Métiers ParisTech et l'Institut de Soudure. Son objectif est de développer un modèle de simulation du FSW afin de réduire le nombre d'essais expérimentaux nécessaire à l'optimisation du procédé. Ainsi, plusieurs points ont été abordés dans ce manuscrit. Une analyse expérimentale des cycles thermiques et des mouvements de matière dans le cas où les pions sont non filetés a été menée. Cette situation permet (1) de faciliter la comparaison avec la simulation numérique et (2) de se placer dans les conditions de pions usés. L'analyse des formulations (lagrangienne, eulérienne et ALE) en vue de choisir celle la plus appropriée pour représenter les écoulements de matière a permis de retenir une formulation eulérienne (mise en œuvre dans le logiciel FLUENT) pour estimer les champs thermiques et de vitesses à l'état stationnaire. La mise en place d'un modèle numérique dans le logiciel FLUENT est présentée. Nous avons en particulier étudier l'influence des paramètres numériques sur les résultats et mis en place une stratégie d'identification de certains paramètres non accessibles expérimentalement. Une comparaison fine entre nos résultats expérimentaux et ceux issus des simulations a été effectuée avec succès. L'étude de l'impact des paramètres process (vitesse d'avance, vitesse de rotation) et de la géométrie du pion sur les champs thermiques et de vitesses a permis de mettre en évidence le lien entre les champs de vitesse et la présence de défauts de type tunnel.
Author: Olivier Lorrain
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Languages : fr
Pages : 118
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Book Description
Le soudage par friction malaxage FSW est un procédé de soudage à l'état solide, sans fusion du matériau. La soudure est réalisée par l'action d'un outil composé d'un épaulement et d'un pion positionné à l'interface des deux pièces à souder. L'outil a deux rôles : échauffement de la matière par frottement de l'épaulement, malaxage de la matière par l'intermédiaire du pion. Ce travail de thèse s'inscrit dans le cadre d'un partenariat entre Arts et Métiers ParisTech et l'Institut de Soudure. Son objectif est de développer un modèle de simulation du FSW afin de réduire le nombre d'essais expérimentaux nécessaire à l'optimisation du procédé. Ainsi, plusieurs points ont été abordés dans ce manuscrit. Une analyse expérimentale des cycles thermiques et des mouvements de matière dans le cas où les pions sont non filetés a été menée. Cette situation permet (1) de faciliter la comparaison avec la simulation numérique et (2) de se placer dans les conditions de pions usés. L'analyse des formulations (lagrangienne, eulérienne et ALE) en vue de choisir celle la plus appropriée pour représenter les écoulements de matière a permis de retenir une formulation eulérienne (mise en œuvre dans le logiciel FLUENT) pour estimer les champs thermiques et de vitesses à l'état stationnaire. La mise en place d'un modèle numérique dans le logiciel FLUENT est présentée. Nous avons en particulier étudier l'influence des paramètres numériques sur les résultats et mis en place une stratégie d'identification de certains paramètres non accessibles expérimentalement. Une comparaison fine entre nos résultats expérimentaux et ceux issus des simulations a été effectuée avec succès. L'étude de l'impact des paramètres process (vitesse d'avance, vitesse de rotation) et de la géométrie du pion sur les champs thermiques et de vitesses a permis de mettre en évidence le lien entre les champs de vitesse et la présence de défauts de type tunnel.
Author: Yousef Imani
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 192
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Book Description
Le soudage par friction et malaxage (SFM) est un procédé d'assemblage innovant à l'état solide qui a été inventé en 1993 et qui présente des avantages significatifs par rapport aux techniques de soudage par fusion. En raison des grandes forces appliquées sur l'outil et la nécessité de maintenir un angle constant sur tout le chemin de soudage (angle d'inclinaison), ce processus est normalement effectué sur des machines coûteuses conçues spécifiquement à cette fin. La présente thèse est une tentative de faciliter l'application de soudage par friction malaxage sur les centres d'usinage CNC très communément rencontré en industrie. Une variante peu connue et peu développée de ce processus, à savoir le soudage par friction et malaxage à angle droit dans lequel l'axe d'outil est toujours perpendiculaire à la surface de la pièce a été étudié de près dans cette thèse. Des outils spéciaux pour le soudage par friction et malaxage qui sont appropriées pour cette nouvelle orientation ont été développés et les paramètres de fonctionnement de ces outils ont été mis en place. En outre, des techniques ont été investiguées pour réduire la force axiale par optimisation de la conception de l'outil et des paramètres de soudage. De plus, l'une des principales difficultés qui pourraient survenir durant les applications industrielles du soudage par friction et malaxage est l'alignement horizontal et vertical des pièces pour le soudage de joints aboutés. Une méthodologie est aussi proposée pour effectuer le soudage par friction et malaxage sur des contours 3D. La Méthode Taguchi a été utilisée pour la conception d'expériences et des modèles de réseaux neuronaux artificiels ont été formés pour l'analyse des résultats des expériences et pour l'optimisation. Il a été démontré que le soudage par friction et malaxage à angle droit a la capacité de faire des soudures saines avec limites ultimes acceptables en utilisant des valeurs plus basses de force axiale d'environ 50% par rapport au soudage par friction et malaxage typique. En outre, les plages utilisables des paramètres de conception de l'outil et des paramètres de fonctionnement ont été trouvées. Elles conduisent à la réduction de la force axiale du soudage par friction et malaxage à angle droit. Les erreurs de placement de pièces dans des joints aboutés ont aussi été investiguées conduisant à une définition des plages acceptables d'erreur avec la méthode de soudage à angle droit. Les techniques développées ont aussi été validées dans la mise en œuvre du soudage par friction et malaxage pour les joints 2D et 3D. De plus, la méthodologie proposée pour le soudage sur contours 3D a été validée avec succès en soudage sur une pièce particulière en utilisant une machine CNC à 5 axes dans les deux configurations de joints aboutés et superposés.
Author: Mario Benson
Publisher:
ISBN: 9781536153842
Category : Friction welding
Languages : en
Pages : 0
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Book Description
The opening chapter provides a comprehensive insight into dissimilar materials joined by FSW technology. FSW parameters such as tool design, tool pin offset, rotational speed, welding speed, tool tilt angle and position of workpiece material in the fixture for dissimilar materials are summarized. In the next chapter the author confirms the emission of particles in the nanorange during FSW of the most commonly used aluminium alloys, AA 5083 and AA 6082, which are originated from the aluminium alloy itself, due to friction of the welding tool against the workpiece. In the closing chapter, feasibility to join 2.5 mm thick AA5052 aluminium alloy and 1.4 mm thick high strength steel, DP590, by conventional FSW process (FSW) and TIG-assisted HFSW process (HFSW) is studied through couple experimental and numerical analysis. A comparative study in joining of dissimilar materials by conventional FSW and HFSW processes is performed to realize the effect of different welding parameters on the growth of IMC layer thickness.
Author: Nejah Jemal
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 157
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Book Description
Le soudage par friction malaxage est un procédé prometteur pour l'industrie. Dans plusieurs cas, il se présente comme un concurrent potentiel des procédés d'assemblage tel que le rivetage et les procédés de soudage traditionnels. L'obstacle majeur de son industrialisation est le choix des paramètres opératoires du FSW. Ce dernier nécessite la maîtrise de la physique d'interaction outil/matière ainsi que les liens entre la qualité des cordons FSW et les paramètres du procédé. Dans ce cadre, nous exploitons des méthodes expérimentales et numériques afin de comprendre les phénomènes thermomécaniques provoqués par l'interaction outil/matière au cours du soudage. Dans un premier temps, nous avons étudié l'aspect mécanique du procédé à travers l'étude des efforts mécaniques en FSW et de l'écoulement de matière autour de l'outil. Une campagne d'essais a été réalisée pour étudier l'aspect énergétique à travers l'étude des torseurs des actions mécanique et cinématique entre l'outil FSW et la matière soudée. Pour l'aspect rhéologique du procédé, nous avons proposé, d'un part, un modèle numérique simple permettant de simuler l'écoulement laminaire autour d'un cylindre très représentatif du procédé. D'autre part, par le biais d'une modélisation analogique se basant sur les règles de similitude, nous avons utilisé la plasticine comme matériau modèle pour simuler les écoulements en FSW. Dans un deuxième temps, nous avons étudié l'aspect thermique du procédé. Un environnement expérimental original a été réalisé pour mesurer la température dans l'outil, les relevés de température ont été effectués à l'aide de thermocouples logés dans des positions bien définies au sein même de l'outil FSW. Pour identifier les flux thermiques échangés entre l'outil et la matière nous avons présenté une méthodologie appropriée permettant une estimation des flux dans les différentes parties de l'outil. Finalement, à travers des essais de caractérisation du joint de soudure FSW tels que les essais de traction et les observations microstructurales, nous avons pu expliquer quelques liens entre la qualité du joint, les écoulements, les flux thermiques et les paramètres opératoires.
Author: Jean-Michel Bergheau
Publisher: John Wiley & Sons
ISBN: 1118578805
Category : Mathematics
Languages : en
Pages : 364
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Book Description
The numerical simulation of manufacturing processes and of their mechanical consequences is of growing interest in industry. However, such simulations need the modeling of couplings between several physical phenomena such as heat transfer, material transformations and solid or fluid mechanics, as well as to be adapted to numerical methodologies. This book gathers a state of the art on how to simulate industrial processes, what data are needed and what numerical simulation can bring. Assembling processes such as welding and friction stir welding, material removal processes, elaboration processes of composite structures, sintering processes, surface-finishing techniques, and thermo-chemical treatments are investigated. This book is the work of a group of researchers who have been working together in this field for more than 12 years. It should prove useful for both those working in industry and those studying the numerical methods applied to multiphysics problems encountered in manufacturing processes.
Author: Daniela Lohwasser
Publisher: Elsevier
ISBN: 1845697715
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 437
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Book Description
Friction stir welding (FSW) is a highly important and recently developed joining technology that produces a solid phase bond. It uses a rotating tool to generate frictional heat that causes material of the components to be welded to soften without reaching the melting point and allows the tool to move along the weld line. Plasticized material is transferred from the leading edge to trailing edge of the tool probe, leaving a solid phase bond between the two parts. Friction stir welding: from basics to applications reviews the fundamentals of the process and how it is used in industrial applications.Part one discusses general issues with chapters on topics such as basic process overview, material deformation and joint formation in friction stir welding, inspection and quality control and friction stir welding equipment requirements and machinery descriptions as well as industrial applications of friction stir welding. A chapter giving an outlook on the future of friction stir welding is included in Part one. Part two reviews the variables in friction stir welding including residual stresses in friction stir welding, effects and defects of friction stir welds, modelling thermal properties in friction stir welding and metallurgy and weld performance.With its distinguished editors and international team of contributors, Friction stir welding: from basics to applications is a standard reference for mechanical, welding and materials engineers in the aerospace, automotive, railway, shipbuilding, nuclear and other metal fabrication industries, particularly those that use aluminium alloys. - Provides essential information on topics such as basic process overview, materials deformation and joint formation in friction stir welding - Inspection and quality control and friction stir welding equipment requirements are discussed as well as industrial applications of friction stir welding - Reviews the variables involved in friction stir welding including residual stresses, effects and defects of friction stir welds, modelling thermal properties, metallurgy and weld performance
Author: François Gratecap
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 418
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Book Description
Le procédé de soudage par frottement et malaxage ou friction stir welding (FSW) est un procédé récent, mais compte déjà un grand nombre d'études théoriques et expérimentales. Toutefois, sur le plan scientifique, de nombreuses interrogations demeurent notamment la dynamique du malaxage, la formation des composés lors du soudage hétérogène, les champs thermiques induits et intrinsèques, le couplage champs thermiques-dynamique et structural. Par ailleurs, le choix des vitesses de soudages et de la géométrie de l'outil se fait la plupart du temps de manière empirique sans réel fondement théorique. Enfin, la courte durée de vie de l'outil demeure le verrou technologique majeur pour les alliages durs. Les principaux objectifs abordés dans cette thèse sont les suivant : L’étude de l'influence d'une perturbation de la cinématique de l'outil sur le mouvement de la matière. Tout d'abord, à une échelle macroscopique où nous étudions l'écoulement de la matière, puis à une échelle microscopique où nous étudions l'effet de la vibration de l'outil sur le malaxage de la matière. La mise au point d’une méthodologie basée sur un algorithme d'optimisation permettant de définir la géométrie d'un outil conique et les vitesses de soudage optimales pour un matériau donné. Cette méthode permet d’aboutir à une zone de soudabilité. L’étude de la problématique du FSW hybride assisté laser diode. La mise au point d’une méthodologie basée sur un algorithme d'optimisation permettant de définir la géométrie d'un outil conique et les vitesses de soudage optimales pour un matériau donné. Cette méthode permet d’aboutir à une zone de soudabilité. L’étude de la problématique du FSW hybride assisté laser diode.
Author: Amèvi Tongne
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 0
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Book Description
Le soudage FSW (Friction Stir Welding) est un procédé de soudage en phase solide pressenti pour des applications de transport en générale aérospatial et naval. Malgré le nombre considérable d'études qui ont été réalisées depuis son avènement en 1991, le contrôle du procédé n'est pas encore effectif.Ce travail a consisté en une partie expérimentale visant à la génération, par un outil trigone, de joints soudés dont la microstructure a été corrélée à l'écoulement de matière pendant le procédé. La connaissance de cet écoulement de matière a permis dans la deuxième partie d'enrichir le modèle thermofluide développé en périodique pour prédire la microstructure des joints de soudure FSW, notamment les "onion rings". Finalement, l'occurrence des "onion rings" a été corrélée à la vitesse de déformation maximale atteinte par les particules de la zone soudée, prédite par le modèle. Par ailleurs, un travail d'affinement du champ de vitesse en voisinage du pion est réalisé en modélisant l'outil trigone. Ce qui permet en plus de l'interaction (entrainement) outil/matière par frottement, d'intégrer une interaction par obstacle. Cette approche devrait permettre, en perspectives de ce travail, une meilleur description thermomécanique locale et par voie de conséquence microstructurale.
Author: Olaf Engler
Publisher: CRC Press
ISBN: 1420063669
Category : Science
Languages : en
Pages : 490
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Book Description
The first edition of Introduction to Texture Analysis: Macrotexture, Microtexture, and Orientation Mapping broke new ground by collating seventy years worth of research in a convenient single-source format. Reflecting emerging methods and the evolution of the field, the second edition continues to provide comprehensive coverage of the concepts, pra
Author: J. Paulo Davim
Publisher: Springer Nature
ISBN: 303063986X
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 422
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Book Description
This book presents some developments in the field of welding technology. It starts with classical welding concepts, covering then new approaches. Topics such as ultrasonic welding, robots welding, welding defects and welding quality control are presented in a clear, didactic way. Lower temperature metal-joining techniques such as brazing and soldering are highlighted as well.
