Comportement en fatigue d’éléments structuraux de grande épaisseur en aluminium assemblés par FSW à double épaulement

1. Résumé du projet

Une étude sur le cycle de vie des ponts a pu montrer que, sur un cycle de vie de 75 ans, un platelage en aluminium coûte moins cher qu’un platelage en béton, en plus d’avoir une empreinte environnementale plus faible. L’utilisation de l’aluminium dans les ponts est de plus une priorité du gouvernement du Québec qui s’exprime au travers de la Stratégie québécoise de développement de l’aluminium (SQDA). À ce jour, environ 4 M$ ont été investis en R-D dans ce secteur via le ministère des Transports du Québec (MTQ).

L’utilisation du procédé de soudage MIG dans la fabrication de structures en aluminium abaisse la limite d’élasticité et résistance à la rupture dans la zone affectée thermiquement (ZAT) et réduit considérablement la résistance à la fatigue. Or, ces caractéristiques sont souvent critiques dans la conception des ponts, principalement la fatigue qui gouverne l’assemblage des pièces. Il a été montré que le soudage par friction malaxage (FSW) développe une ZAT plus petite que le procédé MIG et que la limite d’élasticité, la résistance à la rupture et en fatigue sont, par comparaison au procédé MIG, plus élevées. De plus, des études antérieures ont permis de démontrer le potentiel du FSW avec un outil à double épaulement (FSW-DE) pour l’assemblage de composantes en aluminium. Ce type de soudage produit une soudure pleine pénétration, un flux de chaleur plus homogène dans l’épaisseur de la soudure et des distorsions nettement plus faibles que le FSW conventionnel à simple épaulement et le MIG. Il permet aussi d’obtenir des soudures bout à bout sans nécessiter de plaque de support. Toutefois, le Code canadien sur le calcul des ponts routiers CAN/CSA S6:19 et la norme sur la Construction soudée en aluminium CSA W59.2 ne proposent pas d’outil de conception spécifique au procédé de soudage FSW-DE.

Le but de ce projet est d’étudier la résistance à la fatigue de structures en aluminium soudées par FSW-DE et d’accroître les connaissances dans ce domaine. Pour y parvenir, la résistance et

le comportement en fatigue de soudures produites par FSW-DE seront évaluées et les caractéristiques des soudures devant être contrôlés afin d’obtenir une résistance à la fatigue adéquate seront déterminées. Ces informations seront par la suite utilisées pour introduire l’utilisation du FSW-DE dans le code canadien des ponts routiers CAN/CSA S6:19, dans la norme CAN/CSA W59.2 et dans la norme sur le calcul de la résistance mécanique des éléments en aluminium CAN/CSA 157. Ce projet contribuera ainsi à l’avancement des connaissances sur la durée de vie assemblages soudés en aluminium et permettra une plus grande utilisation de l’aluminium, notamment dans les infrastructures et les ouvrages d’art mais aussi pour différents types de structures soudées.

2. Équipe de recherche

Équipe de recherche

3. Appel de propositions

Le projet est d’une durée de 3 ans et le montant total octroyé est de 381 000,00 $.