Mesure des résistances de contact électrique pour le soudage par point acier/aluminium

Edouard Geslain$^{1,\star}$, Jordan Queval$^{1}$, Philippe Rogeon$^{1}$, Cédric Pouvreau$^{1}$
$^{\star}$ : edouard.geslain@univ-ubs.fr
$^{1}$ Université Bretagne Sud
Mots clés : soudage par résistance par point, résistance de contact électrique
Résumé :

L’allégement des véhicules automobiles est depuis plusieurs années un enjeu clé pour les constructeurs qui doivent limiter les émissions de de leurs produits. Une des solutions qui est de plus en plus employée est l’incorporation de pièces en aluminium dans la caisse en blanc en acier, le squelette du véhicule.

Les pièces en acier sont majoritairement soudées par résistance par point. Un procédé rapide, économique et facilement automatisable au point que toutes les lignes de productions sont équipées de soudeuses par point. Ces dispositifs pincent les tôles entre des électrodes en cuivre et un fort courant électrique de plusieurs milliers d’ampères traverse l’empilement ainsi serré. L’effet Joule permet de faire fondre les matériaux entre les électrodes et après refroidissement, la liaison mécanique est assurée par la zone fondue resolidifiée commune aux différentes tôles.

Le soudage par point de l’acier et l’aluminium permettrait à moindre coût d’intégrer des pièces en aluminium sans changer de procédé d’assemblage. Les travaux de thèse de J. Queval portaient sur un assemblage en un acier doux et un aluminium de série 6000. Pour une meilleure compréhension des phénomènes agissant sur la formation de la zone fondue et la tenue mécanique d’un assemblage acier/aluminium, un modèle numérique a été créé.

La caractérisation des résistances de contacts électriques et thermiques a été réalisée pour alimenter ce modèle numérique. D’un point de vue électrique, ce sont les constrictions de courant au niveau des rugosités des surfaces en contact qui conduisent à un pic de production de chaleur par effet Joule. Le dispositif de caractérisation habituellement employé utilise une méthode de chauffage par conduction qui est trop lente dans le cas de l’assemblage acier/aluminium. Des composés intermétalliques Fe-Al se forment en biaisant ainsi la mesure. Un dispositif de chauffage par infrarouge plus rapide est alors expérimenté pour chauffer plus rapidement et limiter les effets de diffusion.

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