La compréhension et la maîtrise des jonctions hétérogènes titane-aluminium réalisés par faisceau laser

Understanding and control of dissimilar titanium-aluminum welds produced by laser

Laboratoire Interdisciplinaire Carnot de Bourgogne, UMR 6303 CNRS/Université de Bourgogne, 12 rue de la Fonderie, 71200 Le Creusot, France
iryna.tomashchuk@u-bourgogne.fr

Reçu : 19 Juin 2014
Accepté : 21 Octobre 2014

Résumé

La présente étude est dédiée à la compréhension des facteurs influençant la résistance mécanique d’un assemblage entre l’alliage de titane Ti6Al4V avec l’alliage d’aluminium AA5754 par faisceau laser Yb:YAG. Le plan d’expériences proposé a permis de mettre en évidence les effets des paramètres opératoires sur la composition et la morphologie de la zone fondue ainsi que l’identification des conditions opératoires les plus favorables. L’étude numérique multiphysique basée sur l’utilisation de la méthode des éléments finis prenant en compte les transferts de chaleur, la mécanique des fluides et le transport des espèces, a démontré les conséquences des différences de propriétés thermo-physiques des matériaux à assembler, sur la création de la liaison ainsi que le rôle des mouvements du liquide dans la formation d’une zone riche en phases intermétalliques.

Abstract

The present study is dedicated to the comprehension of factors influencing the mechanical resistance of dissimilar Yb:YAG laser welds between titanium alloy Ti6Al4V with aluminum alloy AA5754. The proposed experimental design has allowed to clarify the effects of operational parameters on composition and morphology of the welds and to identify the optimal operational conditions. The numerical multiphysical study based on the finite element method including heat transfer, fluid flow and mass transport phenomena have demonstrated the consequences of shift in thermal properties of assembled materials on the development of the joint and showed the role of the fluid flows on the formation of intermetallic-rich zone.