Description du poste
Contexte :
L’allégement des structures aéronefs représente depuis toujours un enjeu majeur pour les industries aéronautique et spatiale. L’augmentation de la distance franchissable et la capacité d’emport, la réduction des coûts d’exploitation de la consommation de carburant et des émissions de gaz à effet de serre sont des arguments susceptibles d’accroître la compétitivité d’un nouvel appareil/système face à ses concurrents.
Aussi, le développement de technologies d’assemblage novateurs reste pour les industriels un des axes majeurs de recherche pour les années à venir. Le soudage FSW est un procédé d’assemblage relativement récent et écologique. Ses principaux avantages proviennent du fait qu'il consiste à joindre des pièces (y compris de révolution) en réalisant des soudures à «l'état solide » de proche en proche. Ceci lui permet d'assembler des pièces de géométrie complexe, de grandes dimensions et dans des alliages réputés difficiles à souder par fusion, en conférant au cordon de soudure des propriétés mécaniques proches de celles du matériau de base. Il est donc possible d'atteindre, via le soudage FSW, des géométries inaccessibles aujourd'hui avec des procédés de fabrication conventionnels ou de réduire considérablement les dimensions du brut dans lequel la pièce doit être usinée. Le procédé FSW, bien que prometteur, présente cependant plusieurs défis scientifiques et techniques qui nécessitent des recherches approfondies pour être surmontés. Ainsi, le sujet proposé se concentre autour de la thermique du procédé FSW.
Description du sujet :
La qualité des soudures produites par FSW dépend principalement des paramètres du procédé, tels que les vitesses de déplacement et de rotation de l’outil, la géométrie de l'outil avec son épaulement, le matériau soudé, la force axiale (force de forgeage) qui maintient l'outil en pression sur le matériau et l'inclinaison de l'outil. Comme pour les procédés de soudage traditionnels, la vérification de la santé matière des joints soudés est souvent un processus à posteriori, ce qui peut entraîner un retraitement des soudures et un gaspillage de matière si le joint n’est pas conforme aux spécifications mécaniques et microstructurales.
Des études antérieures ont démontré un effet direct de la température de soudage sur les propriétés mécaniques des joints FSW. Le soudage de structures complexes n’est donc pas simple du fait d’une dissipation thermique inégale le long de la soudure qui impacte les évolutions microstructurales. Ces dernières concernent l'évolution de la dureté dans le cordon de soudure avec la modification de son état de précipitation selon les alliages, l'introduction de dislocations, la modification des structures granulaires...Ces données résultant indirectement de l'évolution de la température au niveau du contact lors de la soudure permettent de définir l'évolution de la microstructure et deviennent donc un marqueur de la température lors du soudage.
Conditions d'exercice particulières
Ce travail se concentre sur un verrou scientifique majeur : La modélisation thermique lors du procédé FSW et est engagé pour développer un modèle thermique semi-analytique ou numérique (par éléments finis) rendant compte de la variation de température avec une source de chaleur mobile lors d’une soudure FSW. Les modèles numériques thermiques se basent pour beaucoup sur l’énergie dissipée lors du procédé FSW et donc cette dissipation dépend de nombreux paramètres de premier ordre qui devront être consolidés. Une modélisation est nécessaire pour définir les valeurs minimales et maximales de la température à maintenir pour l’obtention d’une soudure FSW saine et donc pour ajuster directement les paramètres opératoires en cours de soudure.
En parallèle, des travaux expérimentaux sur la mesure de la température de soudage FSW le long de la soudure seront menés par l’équipe. Ceux-ci doivent assurer la justesse et la répétabilité des mesures thermiques selon les techniques dont l’utilisation de thermocouples positionnés sur la pièce à souder (TPS), ou embarqués dans l'outil FSW (TEO), la thermographie infrarouge et la pyro-réflectométrie.
Les résultats de ces mesures viendront appuyer et valider la robustesse du modèle numérique développé lors de ces travaux.
Description du profil recherché
Titulaire d’un doctorat en physique, vous avez un goût prononcé pour la modélisation analytique, la simulation numérique et l’expérimentation à différentes échelles, tant en laboratoire qu’en environnement semi-industriel.
Vous disposez de solides compétences en physique, en mathématiques et dans l’utilisation d’outils numériques.
Vous faites également preuve d’un esprit de synthèse, d’excellentes aptitudes en communication, notamment pour les réunions de suivi de projet, et maîtrisez l’anglais.
Temps Plein
Oui
Compétences candidat
Compétences
CONNAISSANCES - Conduite et gestion de projet
Niveau d'études min. souhaité
Niveau 8 Doctorat/diplômes équivalents
Niveau d'expérience min. requis
Confirmé
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