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Annales de Chimie - Science des Matériaux

0151-9107
Nouvel éditeur en 2019
 

 ARTICLE VOL 41/1-2 - 2017  - pp.29-38  - doi:10.3166/acsm.41.29-38
TITRE
Validation numérique de la distribution de température dans des plaques d'aluminium 7075-T651 soudées par friction malaxage à l'aide d'un modèle de transfert de pseudo-chaleur

TITLE
Numerical validation of temperature distribution in friction stir welded aluminum 7075-T651 plates using pseudo heat transfer model

RÉSUMÉ

Le présent document développe un modèle tridimensionnel à éléments finis non linéaires pour étudier la distribution de la température lors du soudage par friction malaxage d'aluminium 7075-T651. Pour atteindre cet objectif, un code ANSYS APDL a été créé pour construire la géométrie tridimensionnelle des plaques, attribuer des propriétés de matériaux non linéaires, discrétiser le maillage du modèle, puis effectuer l’analyse thermique transitoire de la distribution de la température à l’aide du modèle de pseudo-chaleur en mouvement. La chaleur locale générée par le frottement entre l'épaulement et la broche de l'outil avec la pièce à travailler a été appliquée en tant qu'entrée de chaleur en mouvement (Q). Le modèle FSW prend en compte toutes les étapes du processus telles que: brancher, demeurer, traverser, extraire et enfin refroidir la pièce. Afin de simuler le plus fidèlement possible la situation réelle de transfert de chaleur au cours du soudage par friction malaxage, les effets de différentes conditions de transfert de chaleur, telles que les déperditions de chaleur en raison de la convection et du rayonnement entourant la pièce, ainsi que la conductance de contact thermique entre la pièce et l’interface de la plaque de support sur l’histoire thermique du matériau de soudure ont été considérés. Les résultats obtenus tout au long de la simulation concordaient bien avec les résultats expérimentaux publiés précédemment.



ABSTRACT

The current paper develops a three-dimensional nonlinear finite element model to investigate temperature distribution during friction stir welding (FSW) of Aluminum 7075-T651 plates. To achieve the purpose, an ANSYS APDL code was built to construct the three-dimensional plates geometry, assigning nonlinear material properties, discretize model mesh, and later doing the transient thermal analysis of temperature distribution using moving pseudo heat model. The local heat generated due to friction between tool shoulder and tool pin with the workpiece was applied as a moving heat input (Q). The FSW model accounts for all process stages such as: plunging, dwelling, traversing, pulling out and finally cooling of the work piece. To simulate the real situation of heat transfer during FSW as closely as possible, the effects of different heat transfer conditions such as heat losses due to convection and radiation surrounding workpiece and thermal contact conductance between work-piece and the backing plate interface on the thermal history of the weld material were considered. The results obtained throughout the current simulation were in a good agreement with a previous published experimental result.



AUTEUR(S)
Kareem N SALLOOMI, Sanaa AL-SUMAIDAE

MOTS-CLÉS
soudage par friction malaxage, simulation par éléments finis, AL 7075-T651, modélisation thermique.

KEYWORDS
friction stir welding (FSW), finite element simulation, AL 7075-T651, thermal modeling.

LANGUE DE L'ARTICLE
Anglais

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