Thèse soutenue

Etudes des propriétés radiatives : application à la détermination rapide de la température et de la concentration de fer pour un plasma d'arc MAG (mélanges Ar-CO²-Fe) et estimation des risques photobiologiques pour un arc GTAW dans l'argon

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Auteur / Autrice : Fei Wang
Direction : Yann CressaultHuan Li
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Ingénierie des plasmas
Date : Soutenance le 21/06/2018
Etablissement(s) : Toulouse 3
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Génie électrique, électronique, télécommunications et santé : du système au nanosystème (Toulouse)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Plasma et Conversion d'Energie (Toulouse ; 2007-....)

Mots clés

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Mots clés contrôlés

Résumé

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La première partie de ce travail présente une nouvelle méthode qui permet de détermination rapidement de la température et de la concentration en fer d'un plasma d'arc MAG utilisé dans la technologie de soudage par plasma. Le plasma est un mélange [Ar-CO2] en présence de fer, avec un rapport molaire entre Ar et CO2 constant de 82%-18%. La seconde partie s'intéresse au rayonnement d'un plasma d'argon utilisé dans la technologie soudage GTAW et pouvant conduire à des dangers photobiologique. Dans le chapitre 1, le contexte et la motivation de ce travail sont présentés. Les travaux déjà effectués et publiés dans ces deux axes scientifiques sont passés en revue. Dans le chapitre 2, les compositions à l'équilibre sont calculées par la méthode de la minimisation de l'énergie libre de Gibbs. Les densités et fonctions de partitions obtenues pour chaque espèces présente dans le plasma sont ensuite utilisées pour déterminer les pertes radiatives des plasmas [Ar-CO2]-Fe via la méthode du coefficient d'émission net (CEN). Cette estimation des pertes ne peut se faire sans le calcul préalable du coefficient d'absorption spectral que nous avons réalisé finement par la méthode " raie par raie ". Tous les mécanismes radiatifs prédominants dans le plasma ont été pris en compte: continua atomique et moléculaire, raies atomiques et moléculaires. Cette partie constitue la base de cette étude sur laquelle se fonde notre nouvelle méthode de diagnostic destinée à déterminer à la fois la température et la concentration en fer d'un plasma d'arc de soudage. Le chapitre 3 est dédié à l'étude expérimentale d'un plasma d'arc MAG constituée d'une analyse spectroscopique permettant de remonter au profil de température et tester l'hypothèse de l'Équilibre Thermodynamique Local. La température d'excitation est obtenue par la méthode de Boltzmann tandis que la mesure d'élargissement de Stark pour les raies de fer et d'argon permet de remonter à la température et la densité des électrons.