Modèle par éléments discrets multi physique du comportement des matériaux métalliques sous sollicitations thermo mécaniques extrêmes

Resumen

Este trabajo de tesis se refiere al desarrollo de un modelo por elementos discretos del comportamiento termo-mecánico de una aleación de alumnio y su evolución microestructural cuando se somete a condiciones de grandes deformaciones y/o altas velocidades de deformación (soldadura por fricción o FSW). El proceso de Friction Stir Welding (FSW) es un proceso de soldadura reciente, inventado en 1991 por The Welding Institute (TWI). Este proceso se distingue de otros por su capacidad de soldar el material en estado sólido muy cerca de la temperatura de solidus de la aleación, pero sin alcanzar el punto de fusión. El principio es relativamente simple y comparable a una operación de de fresado, excepto que la herramienta de corte se reemplaza por una herramienta de mezclado que consiste en un perno y un hombro. Este proceso es de gran interés para la industria aeroespacial porque ofrece la posibilidad de soldar aleaciones de aluminio de las series 2XXX y 7XXX, que se sabe que son difíciles de soldar por otros procesos.Dado que la soldadura por fricción es un proceso reciente, sigue siendo objeto de investigación activa, para comprender mejor ciertos puntos como el flujo del material, la influencia de los parámetros del proceso (velocidad de rotación, forma de la herramienta, ...) y la modificación de la microestructura. Este último punto es particularmente importante para aleaciones e endurecimiento estructural como las series 2XXX y 7XXX. Para estas aleaciones de aluminio, las propiedades mecánicas dependen estrechamente de su estado de precipitación, a su vez influenciado por el aporte de calor generado durante la soldadura. La optimización de los parámetros de soldadura con respecto a las propiedades mecánicas pasa necesariamente por la predicción del estado de la precipitación a lo largo de la unión soldada. El objetivo de la tesis es establecer modelos a escala de la microestructura para predecir la modificación de las propiedades del material relaciondo con los parámetros del proceso.