Etudiant : EL MALKI YAHYA

Filière : Master Matériaux Avancés et Applications (M2A)

Encadrant : Pr. CHIHAB YASSINE

Annèe : 2026

Résumé : Ce mémoire porte sur l’étude expérimentale et numérique du soudage MIG de l’alliage d’aluminium EN AW-2024, en comparant l’effet de deux métaux d’apport, ER4047 et ER5356, sur la qualité métallurgique et mécanique des assemblages soudés. Le métal de base, identifié par spectrométrie d’émission optique comme un alliage Al–Cu–Mg compatible avec la nuance EN AW-2024, présente une résistance moyenne de 439 MPa pour les tôles de 10 mm et de 406 MPa pour les tôles de 15 mm. Les assemblages soudés ont été caractérisés par ressuage, macrographie, analyse chimique, dureté Vickers, traction et résilience Charpy. Les résultats montrent que les joints réalisés avec ER4047 sont conformes au contrôle non destructif et ne présentent pas de fissuration visible, grâce à une zone fondue enrichie en silicium, proche de 10 %, qui améliore la fluidité du bain et réduit la sensibilité à la fissuration à chaud. Cependant, ces joints gardent une efficacité mécanique limitée, comprise entre 26 % et 58 %, en raison de l’adoucissement de la zone affectée thermiquement, où la dureté chute jusqu’à 63–73 HV10 contre 113–129 HV10 pour le métal de base réel. À l’inverse, les joints réalisés avec ER5356 sont non conformes, car le ressuage et la macrographie révèlent des fissures de solidification en zone fondue, expliquées par l’enrichissement en magnésium et la présence de cuivre résiduel issus du métal de base, favorisant la ségrégation interdendritique dans le système Al–Cu–Mg. La modélisation numérique sous COMSOL Multiphysics 6.3, fondée sur une source de chaleur double ellipsoïde de Goldak et un couplage thermo-mécanique, fournit une interprétation cohérente de ces observations : ER4047 produit une zone fondue compacte, une zone pâteuse limitée et un cycle thermique en ZAT d’environ 480 ◦C, cohérent avec la chute de dureté mesurée, tandis que ER5356 présente une diffusivité plus faible, un refroidissement plus lent, un retrait thermique plus élevé et des contraintes résiduelles plus importantes. Les résultats expérimentaux et numériques convergent ainsi vers la même conclusion : dans les conditions opératoires étudiées, ER4047 constitue le métal d’apport le plus approprié pour le soudage MIG de l’alliage EN AW-2024, car il permet d’obtenir des joints sans fissuration détectable, même si la résistance mécanique reste réduite par l’adoucissement de la ZAT, alors que ER5356 n’est pas retenu pour cette configuration. Mots-clés : EN AW-2024, soudage MIG, ER4047, ER5356, fissuration à chaud, ZAT, dureté Vickers, traction, COMSOL, source de Goldak.