Modélisation du soudage continu par faisceau de haute énergie : application au cas du soudage par laser Nd:YAG d'un acier X5 Cr.Ni 18-10

Modelling of continue welding by high energy beam: application to the Nd:YAG laser welding of x5 Cr. Ni 18-10 steel

• Auteur / Autrice : Evelyne Dumord
• Direction : Dominique Grevey
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Matériaux et rayonnement
• Date : Soutenance en 1996
• Etablissement(s) : Dijon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Soudage laser

Acier inoxydable austénitique

Résumé

Le travail concerne la modélisation du soudage par laser Nd:YAG continu. Le modèle est basé sur la définition de deux sources de chaleur qui permettent de déterminer la géométrie de la zone fondue, paramètre essentiel pour prévoir les caractéristiques des assemblages soudés. La première source de chaleur est le capillaire formé au sein du bain liquide. Sa géométrie est définie à partir de l'équation d'équilibre des pressions et de l'ajustement du coefficient d'absorption équivalent intervenant dans la définition de la loi de dépôt d'énergie. La deuxième source de chaleur est liée a la présence du panache au-dessus du capillaire. Une caractérisation de celui-ci est mise en oeuvre montrant qu'il crée une défocalisation partielle du faisceau laser. Une source de géométrie fixée a priori est utilisée de facon à obtenir une partie supérieure de zone fondue conforme à l'expérience. L'évolution expérimentale des paramètres ajustés est ensuite étudiée. Le coefficient d'absorption équivalent est comparé au coefficient lié aux absorptions de Fresnel. Ce dernier est déterminé expérimentalement à partir de la connaissance de l'inclinaison du capillaire. Les valeurs obtenues différant largement des valeurs proposées par ailleurs, ceci montre la nécessité d'aborder les phénomènes d'absorption à l'intérieur du capillaire d'une facon différente. Quant au dimensionnement de la seconde source de chaleur, il a permis de montrer que la puissance diffusée par le panache est de l'ordre de 50% de la puissance incidente. A partir de ce résultat, il est alors possible de modéliser cette seconde source de façon similaire au capillaire. Finalement une seule source de chaleur, association du capillaire et du cratère peut être prise en compte. Cependant la définition de cette source de chaleur nécessite l'étude théorique de la diffusion du faisceau par le panache et du dépôt réel d'énergie à l'intérieur du capillaire