Instabilités à forte vitesse de déformation lors de collisions balistiques en soudage par impact et conséquences structurales et thermomécaniques.
Rija Nirina Raoelison1, ⋆, Jishuai Li2, Thaneshan Sapanathan3, Mohamed Rachik2
⋆ : rija-nirina.raoelison@utbm.fr
1 Université de Bourgogne Franche-Comté - UTBM, Laboratoire Interdisciplinaire Carnot de Bourgogne, UMR 6303 CNRS, 90100 Belfort, France.
2 Sorbonne universités, Université de technologie de Compiègne, laboratoire Roberval, FRE 2012 CNRS, Centre de recherche Royallieu, CS 60319, 60203 Compiègne cedex, France
3 UCLouvain, Institute of Mechanics, Materials and Civil Engineering, 1348 Louvain-la-Neuve, Belgium
Mots clés : soudage par impact, simulation, instabilités interfaciales, transformations métallurgiques
Résumé :
Pour un assemblage métallique, un écart trop important de température de fusion pose un problème d’incompatibilité en soudage conventionnel. Le principe de formation de joint soudé par création d’un noyau fondu ne fonctionne plus en général, impliquant en cela la nécessité d’un autre mécanisme de formation de soudure. Une collision interfaciale intense sur une durée très brève constitue une solution éprouvée expérimentalement. Un joint soudé se forme lors d’une collision balistique. On parle alors de soudage par impact dont le critère de soudabilité est généralement décrit dans la littérature par l’obtention d’une forme ondulée qui résulte d’une cinématique complexe de l’interface lors de la propagation du point de collision pendant l’impact. Un modèle robuste basé sur une approche pseudo-eulérienne permet de reproduire cette réponse de l’interface et d’en comprendre les conséquences à l’échelle macroscopique sur le développement de plusieurs variances morphologiques d’interface observées expérimentalement, mais aussi à l’échelle microscopique pour expliquer les gradients de transformations métallurgiques à travers l’interface soudée. D’origine thermomécanique, ces phénomènes sont tous imputables à la forte vitesse de déformation pendant la collision balistique qui produit, à l’échelle macroscopique, une série d’instabilités cinématiques (phénomène de jet, d’éjection de matière, de déformation ondulatoire de l’interface, sillage, tourbillons et chemin de vortex), et à l’échelle microscopique, des phénomènes de nanostructuration ou d’amorphisation par effet de confinement de cisaillement adiabatique dont l’élévation de température créée peut aussi activer des cinétiques de précipitations ou de formation de dispersoïdes. Enfin, les régimes thermomécaniques abrupts simulés par l’approche pseudo-eulérienne peuvent aussi expliquer la formation de nano-cavités confinées à l’interface des assemblages soudés.
doi : https://doi.org/10.25855/SFT2020-064
PDF : download