Study of the influence of welding parameters on the microstructure and the mechanical behavior of steel-aluminum joints obtained by MIG- CMT arc welding.
Étude de l’influence des paramètres de soudage sur la microstructure et le comportement mécanique des assemblages acier-aluminium obtenus par soudage à l’arc MIG-CMT.
Résumé
Joining of steel- aluminum thin sheets (0.8 to 2 mm) has been extensively studied in the beginning of 2000 years for automotive
applications, in a regard to reduce vehicle weight (European Project Super Light Car). In this context, this work is carried out to study
the possibilities of dissimilar steel-aluminum assembly by the new variant of the MIG welding process known as CMT (Cold Metal
Transfer). The first part of the study is devoted to understand the operating principle of this process, using a platform equipped with
a data acquisition system for synchronized measurements of voltage, current, speed wire feed and video images taken by a speed
camera. In a second part, we present the metallurgical properties of steel-aluminum joints made in lap configuration with parameter
sets covering the entire range studied in the previous section. We are especially interested in the area creating the connection between
steel and aluminum. In the third part, the mechanical proprieties of connections are evaluated by quasi-static transverse tensile tests
and under cyclic loading. The breaking strength of the reaction layer is also evaluated by an original technique, usually dedicated to the
evaluation of the adhesion of coatings by laser shock. Finally, we propose a new method to estimate the efficiency of the CMT process
based on the finite element numerical simulation of the evolution of temperature fields during the deposition of an aluminum weld on
a galvanized steel substrate, coupled with modeling of the growth of the reaction layer formed along the steel / aluminum interface.
Les assemblages acier-aluminium de tôles minces (0,8 à 2 mm) ont été beaucoup étudiés au début des années 2000 pour des
applications automobiles, dans la perspective d’alléger les véhicules (projet européen Super Light Car). Dans ce contexte, le présent
travail est réalisé en vue d’étudier les possibilités d’assemblage hétérogène acier-aluminium par la nouvelle variante du procédé de
soudage MIG connue sous l’appellation CMT (Cold Metal Transfer). La première partie de l’étude est consacrée à la compréhension
du principe de fonctionnement de ce procédé, en utilisant une plateforme équipée d’un système d’acquisition de données permettant
les mesures synchronisées de tension, intensité, vitesse fil et d’images vidéo prises par une caméra rapide. Dans une seconde partie,
nous présentons les caractéristiques métallurgiques des assemblages acier/aluminium réalisés en configuration à clin avec des jeux de
paramètres couvrant toute la plage étudiée dans la partie précédente. On s’intéresse plus particulièrement à la zone créant la liaison
entre l’acier et l’aluminium. Dans une troisième partie, la tenue mécanique des assemblages est évaluée par des essais de traction transverse
quasi-statique et sous chargement cyclique. La résistance à rupture de la couche de réaction est aussi évaluée par une technique
originale, habituellement dédiée à l’évaluation de l’adhérence des revêtements par choc laser. Enfin, nous proposons une nouvelle
méthode pour estimer le rendement du procédé CMT basée sur la simulation numérique par éléments finis de l’évolution des champs
de température lors du dépôt d’un cordon d’aluminium sur un substrat d’acier galvanisé, couplée à la modélisation de la croissance de
la couche de réaction formée le long de l’interface acier/aluminium.
Loading...