Etude théorique et expérimentale du soudage par laser : Modélisation des transferts thermiques

Abstract

Après une étude bibliographique concernant les mécanismes de transfert de chaleur relatifs à l’interaction faisceau laser matière, nous avons entrepris une étude destinées à mettre au point un modèle numérique pour prévoir l’évolution du cham thermique lors d’une opération de soudage. Ce modèle fait appel à la détermination expérimentale de la forme du contour de la zone fondue, cette forme dans l’espace constitue l’isotherme de solidification. Nous avons étudié l’influence des principaux paramètres de soudage sur la morphologie du bain fondu afin de déterminer les conditions optimales pour obtenir des cordons acceptables. Les expérimentations ont été menées à l’aide de deux lasers de puissance CO₂ continues. Le matériau retenu est l’acier inoxydable Z2 CN 18-10 (304L). Nous avons examiné les possibilités pour déterminer les isothermes de solidification et les énergies adsorbées en vue d’obtenir des méthodes adaptées. La prédiction du modèle concernant les énergies adsorbées concorde bien avec les résultats expérimentaux. Les cycles thermiques calculés sont analysés puis comparés aux valeurs prévues par les équations de Rosenthal. Cela a permis de montrer le rôle important de la zone sur les phénomènes de transfert de chaleur.