Optimisation des caractéristiques métallurgiques et géométriques des zones superficielles de pièces traitees par laser : modélisations et étude expérimentale

= Optimization of the metallurgical and geometrical characteristics of laser case hardened zones : Simulations and experimental study

• Auteur / Autrice : Qing Hua Chen
• Direction : Jacques Merlin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des Matériaux
• Date : Soutenance en 1995
• Etablissement(s) : Lyon, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Matériaux de Lyon (Villeurbanne1992?-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : GEMPPM - Groupe d’Etudes de Métallurgie Physique et de Physique des Matériaux (Lyon, INSA1975-2007)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Absorbants et adsorbants

Traitements de surface

Soudage laser

Résumé

Dans le cadre d'actions visant à la maîtrise sur des alliages ferreux des caractéristiques des zones trempées superficiellement par traitement laser, l'objectif de la présente étude était de mettre au point une modélisation susceptible de prévoir des comportements et de choisir des paramètres opératoires. Pour cela il a d'abord été entrepris une analyse bibliographique très complète des différentes approches théoriques (essentiellement thermiques) et semi-phénoménologiques existantes. Trois grands types ont été dégagés : modèles essentiellement analytiques, modèles purement numériques et modèles semi-phénoménologiques et il en a été de la nécessité de mener parallèlement des modélisations correspondant à de ces trois pour atteindre notre objectif; en effet : 1. La confrontation des différents modèles, quand cela est possible, permet tout d'abord de vérifier leur bon fonctionnement ainsi que celui des logiciels associés. 2. Le modèle semi-phénoménologique est indispensable pour accéder aux grandeurs thermo-physiques devant être injectées dans les autres modèles. 3. Le modèle analytique permet de répondre à des situations simples rapidement. 4. Le modèle numérique utilisant la différences finies permet de traiter les situations complexes (faisceau transformé par un dispositif optique, traitement d'une arête de pièce, etc. . . ). ~ Toutes ces approches théoriques sont étayée par des études expérimentales prouvant leur bien fondé , études qui ont également mis en évidence l'intérêt d'un revêtement absorbant de type "céramique".

[In order to control the characteristics of the transformation hardened zone induced by laser beams at the surface of ferrous alloys, the objective of the present study is to set up a modeling technique to predict the induced effects and to select the trial parameters. We have performed a very complete bibliographical analysis of the different approaches essentially thermal ones) and drawn out three types of models: analytical models, pure numerical models and semi-phenomenological models. We have concluded that it is necessary to conduct parallelly all the three types of models to reach our objectives. The reasons are the followings: 1. The comparison among the different models, if possible, allows to verify their effectiveness and that of relating softwares developed in the study. 2. The semi- phenomenological model is indispensable to obtain the important mean thermo-physical parameters which can be injected into other models. 3. The analytical models can be used in the simple situations and give a rapid response to certain problems. 4. The numerical models using finite differences method permit us to treat many complex situations (laser beams transformed by the optical devices treatment of· rides of pieces etc. . . ). All our theoretical approaches have been supported by the relating experiments proving their correctness and effectiveness. These experiments also reveal the interests of a "ceramic" absorbent material. ]