Rapid prototyping of aluminum alloy parts: investigation of material deposition and applied energy by fusion of a metallic wire under electric arc with the MG-CMT process.

Prototypage rapide de pièces en alliage d'aluminium : étude du dépôt de matière et d'énergie lors de la fusion à l'arc d'un fil par le procédé MIG-CMT

Arturo Gomez Ortega (1, 2)

1 LMGC - Laboratoire de Mécanique et Génie Civil
2 AS - Assemblages Soudés

Rapid prototyping techniques have been highly developed and improved in the last few years (e.g. 3D printer). Nevertheless, manufacturing of metallic parts with such techniques are still expensive due the high cost of the required equipment: laser prototyping or electron beam ones. In addition, the manufacturing time is quite important with those processes. Arc welding technologies (deposition of metallic wire melt under electric arc) sound to be a promising alternative for manufacturing low cost metallic parts or to develop complementary techniques to the existing ones. The first objective will be to understand the mechanisms involved in the transfer of mass and energy during an arc welding process. The aim is to identify the relationships between the welding parameters (arc length, intensity, wire feed rate, gas shielding mixture …) and the physical phenomena (metal melting, wetting, solidification …). A special investigation of the molten metal droplet phenomena (transferred in the electric arc from the metallic wire to the molten pool) will be done in order to manufacture a metallic part following a sequence of additive layers. The second objective will reside in the characterization of the obtained microstructure and its mechanical properties.

Malgré le fort développement de l'utilisation des techniques de prototypage rapide (imprimantes 3D) observé au cours des dernières années, les techniques destinées à la fabrication de pièces métalliques sont encore aujourd'hui très onéreuses, car elles nécessitent de grosses installations (laser ou faisceau d'électrons) et des temps de fabrication très longs. Les technologies issues du soudage (dépôt de fil par fusion à l'arc) offrent une alternative prometteuse pour faire baisser le cout des pièces et/ou pour développer des techniques complémentaires. Le premier objectif de la thèse sera d'étudier le transfert de matière et d'énergie produit par un procédé de soudage à l'arc, de manière à identifier les corrélations entre les paramètres technologiques liés au procédé, et les phénomènes physiques (fusion du métal, mouillage, solidification...). Une attention particulière sera portée sur le phénomène de dépôt des "gouttes" de métal qui permettent la construction de la pièce par addition de couches successives. La second objectif sera de caractériser les microstructures obtenues et les propriétés mécaniques associées.

Mots clés: Rapide prototyping; Arc welding; Metallic wire melt; Additive manufacturing

Mots clés: Prototypage rapide; Soudage à l'arc; Fusion de fil métallique; Fabrication additive

Domaines: Génie mécanique [physics.class-ph]

Arturo Gomez Ortega. Prototypage rapide de pièces en alliage d'aluminium : étude du dépôt de matière et d'énergie lors de la fusion à l'arc d'un fil par le procédé MIG-CMT. Génie mécanique [physics.class-ph]. Université de Montpellier, 2018. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01772359v1⟩