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Thèse soutenue

Perçage profond par laser : analyse des processus physiques

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Auteur / Autrice : Matthieu Schneider
Direction : Rémy Fabbro
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique et technologie des grands instruments
Date : Soutenance en 2006
Etablissement(s) : Paris 6

Résumé

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Ce travail de thèse traite le perçage par laser en régime de percussion. Les principaux objectifs étaient de : Comprendre les phénomènes physiques intervenant au cours du perçage, Déterminer le profil des perçages à partir des paramètres expérimentaux. La première étape a consisté en l’identification et le contrôle des paramètres opératoires du procédé. A cet égard, ces travaux ont permis de mettre en place des méthodes de caractérisation de la source laser et de son environnement. La limitation de certains diagnostics d’observation a entraîné le développement d’une nouvelle méthode d’analyse de la morphologie des perçages, appelée méthode DODO (Direct Observation of Drilled hOle). Les études spécifiques concernant la physique du procédé, ont apporté des réponses originales et interprétables sur les mécanismes intervenant au cours du perçage par laser. Ces études traitent de l’absorption et de la transmission du rayonnement au cours du perçage, des divers effets hydrodynamiques engendrés et de l’évolution des profils résultant. L’absorption au cours du procédé de perçage tend vers une valeur unique (80%) en fonction de la puissance crête incidente quelle que soit la nature du matériau cible. La décroissance de la transmission en fonction de l’épaisseur est due à l’absorption des parois du perçage. La détente de la vapeur métallique consécutive à l’irradiation est supersonique. Deux types de profils existent (U et V) et permettent de remonter sans ambiguïté aux paramètres lasers utilisés lors du perçage. Enfin, l’utilité du gaz d’assistance au cours du perçage est remise en cause. Il est démontré que celui-ci ne peut pénétrer dans le perçage au cours du procédé. Ces résultats remettent en cause un ensemble de connaissances héritées de la découpe par laser. Ils constituent une solide base de données sur le sujet pour améliorer la maîtrise du procédé et valider de futurs codes de calcul.