La soudure d'alliages légers par faisceau laser
Les alliages Al-Li sont intéressants pour l'industrie aérospatiale, car la très faible densité du lithium permettrait de réduire le poids de la structure d'un avion et donc d'en améliorer les performances. Cependant, les deux premières générations de matériaux avaient des problèmes de ductilité, de dureté, et de résistance aux fractures et à la corrosion. La troisième génération d'alliages Al-Li promet d'être d'une importance majeure pour alléger les avions. La CE a soutenu les travaux du projet LAWENDEL (Laser welding of newly developed Al-Li alloy) pour mettre au point un processus de soudage laser convenant aux nouveaux alliages Al-Li, caractérisés par moins de lithium et diverses modifications. Une association unique d'expériences et de modélisation théorique a réduit notablement la durée et les coûts de l'optimisation, par rapport à la méthode classique de tâtonnements. Les chercheurs ont effectué la démonstration de la nouvelle technique de soudage laser sur trois panneaux plats raidis, faits d'alliages Al-Li de troisième génération. Le démonstrateur a utilisé des alliages du commerce, AA2198 pour l'enveloppe et AA2196 pour quatre longerons régulièrement espacés. Les chercheurs ont étudié le soudage par laser des nouveaux alliages, et comparé les caractéristiques de leur microstructure et leurs propriétés mécaniques avec des alliages Al-Li classiques. Les travaux ont commencé par l'AA2198 et l'étude de faisabilité du soudage par faisceau laser. Les chercheurs ont aussi préparé des échantillons rivetés d'AA2024, afin de conduire des tests micromécaniques et microstructuraux pour les comparer aux échantillons soudés. Ils ont étudié la microstructure des soudures via microscopie optique et microscopie électronique à balayage. Les chercheurs ont analysé la composition chimique locale via spectroscopie X à dispersion d'énergie, et caractérisé la texture et la taille des grains via diffraction et diffusion en retour d'électrons. Les données expérimentales ont contribué à valider les modèles calibrés, et à optimiser les paramètres pour obtenir les meilleures soudures. En particulier, les données sur le champ de températures ont facilité la réalisation d'un modèle de susceptibilité aux fissures, l'un des principaux problèmes des alliages Al-Li. Le projet LAWENDEL a associé le meilleur de deux techniques: l'usage d'alliages Al-Li très légers et le soudage par laser avec peu ou pas de rejets. Il pourrait ouvrir une large gamme d'applications du soudage laser, et un plus grand succès dans l'industrie aérospatiale.
Mots‑clés
Soudage par faisceau laser, alliages Al-Li, industrie aérospatiale, LAWENDEL, modélisation par éléments finis; modélisation de la susceptibilité aux fissures à chaud
