Thèses sur le sujet « Soudage par transmission laser »
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Jabeen, Rowshni. « Laser transmission welding of natural fibre reinforced thermoplastic composites ». Electronic Thesis or Diss., Ecole nationale supérieure Mines-Télécom Lille Douai, 2022. http://www.theses.fr/2022MTLD0011.
Résumé :
Le soudage par transmission laser des thermoplastiques nécessite l’optimisation de l’adhérence interfaciale au niveau du joint de soudure. A cet égard, la modélisation du procédé et le développement d'outils de simulation numériques sont indispensables pour optimiser la résistance mécanique du joint de soudure. La tâche est plus difficile dans le cas de matériaux composites très hétérogènes et anisotropes. De plus, la transmission laser est encore difficile dans le cas de milieux opaques ou semi-transparents tels que les composites thermoplastiques renforcés de fibres naturelles. Les propriétés thermiques et optiques des composites dépendent des propriétés et de la morphologie des constituants tels que les fibres et le polymère, qui peuvent affecter le spectre de transmission dans le domaine infrarouge. L’absorption et la réfraction de la propagation du rayon laser dans les matériaux composites conduisent à une réduction de l’énergie transmise arrivant à l’interface da soudure, ce qui influence directement la qualité de la soudure et ses performances mécaniques.Dans cette thèse, l'effet des phénomènes d'absorption et de diffusion sur le développement du champ de température à l'interface de la soudure est analysé numériquement et expérimentalement. Compte tenu de l’orientation, de la forme, de la longueur et de la fraction volumique des fibres, des géométries numériques 3D représentant les matériaux composites sont générées pour simuler la propagation des rayons laser avec l'algorithme "Ray tracing". Des modèles numériques pour estimer la résistance de la soudure sont présentés tout en tenant compte de l'influence des paramètres de soudage (tels que la puissance du laser, la vitesse d’alimentation et la position du foyer), les propriétés du matériau et l'interdiffusion moléculaire à l'interface de la soudure. La résistance de la soudure est mesurée par des essais mécaniques et leurs résultats sont comparés aux résultats de la modélisation numériqueLaser transmission welding of thermoplastics requires the optimisation of interfacial adhesion at the weld joint. In this regard, the process modelling, and the development of numerical simulation tools are indispensable to optimize the mechanical strength of the weld joint. The task is more difficult in the case of highly heterogeneous and anisotropic composite materials. Moreover, the laser transmission is still difficult in the case of opaque or semi-transparent media such as natural fibre reinforced thermoplastic composites. The thermal and optical properties of composites depend on the properties and morphology of the constituents such as fibres and polymer, which can affect the transmission spectrum in the infrared range. The absorption and refraction of laser ray propagation in the composite materials lead to a reduction of the transmitted energy arriving at the weld interface, which directly influences the quality of the weld and its mechanical performance. In this dissertation, the effect of absorption and diffusion phenomena on the development of temperature field at the weld interface is analysed numerically and experimentally. Considering the fibre orientation, shape, length and volume fraction, numerical 3D geometries representing composite materials are generated to simulate the propagation of laser rays with “Ray tracing” algorithm. Numerical models to estimate the strength of weld are presented while considering the influence of welding parameters (such as laser power, feeding speed and focus position), material properties and molecular interdiffusion at the weld interface. The weld bonding strength is measured by mechanical tests and their results are compared with numerical modelling results
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Rivière, Cécile. « Assemblage de céramiques par faisceau laser ». Lyon, INSA, 1996. http://www.theses.fr/1996ISAL0135.
Résumé :
L'objectif général de cette étude est la réalisation et la caractérisation d'assemblages de céramiques type oxyde (silicate, alumine) par faisceau laser de puissance (YAG, CO2). La première partie est consacrée aux mécanismes relatifs au transfert d'énergie dans les diélectriques (interaction laser-matière, diffusion de la chaleur). La deuxième partie porte sur la méthodologie de réalisation des soudures par le développement d'un dispositif de soudage adapté aux matériaux étudiés et sur leur caractérisation mécanique et microstructurale. La forte sensibilité des céramiques aux contraintes thermiques nécessite en effet de mettre au point un système de préchauffage. Celui-ci permet d'atteindre des températures, au-delà desquelles le matériau est susceptible d'absorber sans dommage les fortes densités d'énergie élastique associées au choc thermique. La réalisation des divers assemblages est effectuée en analysant l'influence des paramètres laser sur la qualité des soudures obtenues. La reproductibilité de tous les essais lasers est assurée par un suivi en temps réel de la température de surface atteinte en cours de traitement. Le contrôle de la température superficielle étant réalisé par pyrométrie optique et thermographie infrarouge, une estimation de l'émissivité des échantillons est donc entreprise. Une dernière partie est réservée à l'étude, par cathodoluminescence, des relaxations radiatives, associées aux défauts des assemblages (impuretés, lacunes et centres associés. . . ). Enfin, l'influence du soudage sur les propriétés de charge des matériaux est abordée par une technique originale : la méthode miroirCO2 and YAG lasers were used for welging SiO2 Al2O3 ceramic tubes with 60 wt% alumina content (mullite) and Al2O3 tubes with 95wt% alumina content. Investigations of thermal stresses, which must be minimized for crack free welding, show the necessity of preheating. One can preheat the whole workpiece or part of it using different preheating methods. The welding method which could fit the two ceramics was the use of two sub-beams (one is used for preheating) obtained from the division of a primary gaussian beam. The effects of welding parameters on the microstructure of the fusion zone have been studied. Prevention of weld defects including crack and porosity was also investigated. Strength of the weld joints is evaluated by a 4-point bend test and the effects of heterogeneity of ceramics have been taken into account by a Weibull analysis. From cathodoluminescence experiments, the radiative of the samples have been probed in the wavelength rang 250-900 nm. They have been related to the presence of defects as impurities, oxygen vacancies and device centers. At last, ceramics charging properties have been tackled by the use of an original method: the mirror method
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Rodriguez-Pena, Luis. « Assemblage aluminium : Acier par faisceau laser Nd : YAG ». Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2005. http://bibli.ec-lyon.fr/exl-doc/lrodriguezpena.pdf.
Résumé :
Les réductions de consommation de carburant imposées par les nouvelles normes internationales imposent un allégement des véhicules et l'utilisation d'alliages légers pour certaines parties des structures. Se pose alors le problème de l'assemblage de ces parties en aluminium sur celles en acier. Le principal problème rencontré lors de la réalisation de telles soudures par des procédés conventionnels est la formation de composés intermétalliques qui réduisent les performances des assemblages. En revanche, le procédé de soudure par faisceau laser autorise un contrôle optimal des conditions thermiques au sein de la soudure et permet de limiter la formation de ces phases fragiles. Ce travail présente les résultats de l'étude de faisabilité réalisée en utilisant deux fils d'apport différents à savoir le ZnAl-30 et le AlSi-12. L'étude a montré la forte influence du type de configuration utilisée sur la présence d'inermétalliques et les propriétés mécaniques finales de l'assemblageThe reduction of consumption of fuel of internal combustion motors, imposed by the new anti-pollution and energy saving laws may be attained by reducing the weight of vehicles, introducing, for example, aluminium sections into the main steel car-body. Laser brazing is a process which can be used to perform such a junction. The main problem of welding this kind of combination of materials with conventional processes is the potential formation of inter-metallic phases, which reduces the good performance of the joint. Laser brazing allows a very good control of the thermal development of the joint, with a limited precipitation of these brittle phases. This work presents the results of a feasibility study made with ZnAl-30 and AlSi-12 as filler metal. The study shows that the type of configuration used for the assembly has a particular influence on the formation of brittle phases and consequently on the mechanical performance of the joint
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Rodriguez-Pena, Luis Langlade Cécile. « Assemblage aluminium Acier par faisceau laser Nd : YAG / ». [S.l.] : [s.n.], 2005. http://bibli.ec-lyon.fr/exl-doc/lrodriguezpena.pdf.
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Darcourt, Claudie. « Simulation numérique du soudage laser de structures aéronautiques ». Compiègne, 2005. http://www.theses.fr/2005COMP1554.
Résumé :
L'objectif de ces travaux est d'utiliser la simulation numérique afin de pouvoir déterminer les distorsions résiduelles des panneaux de fuselage. Afin de répondre au problème de la modélisation de ces grandes structures minces (en Té), une méthode locale/globale est proposée. Elle consiste, dans un premier temps, à réaliser un calcul thermo-mécanique non-linéaire sur un modèle local en éléments de volume. Un modèle de coque local équivalent est alors construit en s'assurant qu'il présente les mêmes distorsions que le modèle local précédent. La réponse de la structure globale est ensuite obtenue par recopie des champs de contraintes du modèle local équivalent en coques sur un modèle global en coques et par équilibre élastique de la pièce. Chaque étape de la méthode est validée par des essais de soudage expérimentaux. La structure globale est un panneau soudé à trois raidisseurs. La comparaison des flèches résiduelles entre la simulation et l'expérience fournit des résultats très satisfaisantsThe objectif of this work is to use numerical simulation to predict residual distortions of fuselage panels. A local/global method is proposed in order to answer to this problem of large thin stuctures modelisation (with T-jonctions). It consists, in a first lime, in carrying a non-linear thermo-mechanical analysis on a 3D local mode!. An equivalent local shell model is built inssuring there are the same distorsions as the 3D model one. The global structure response is then given by copying the stress fields from the equivalent local shell model to the global shell model and by the workpiece elastic equilibrium. Each step of this method has been validated by experimental welding tests. The global structure represents a welded panel with three stiffeners. The comparison of the residual curvature between simulation and experiement gives very good results
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Lê, Thi Thuy Trang. « Dimensionnement à la fatigue des structures soudées par laser ». Palaiseau, Ecole polytechnique, 2009. https://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00005282.
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Dumord, Evelyne. « 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 ». Dijon, 1996. http://www.theses.fr/1996DIJOS056.
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
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Iordache, Luminita. « Analyse tribo-métallurgique des rechargements base cobalt par fusion soudage d'outillages à chaud ». Paris, ENSAM, 2006. http://www.theses.fr/2006ENAM0065.
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Caillibotte, Georges. « Etude expérimentale de la refusion superficielle des métaux par laser CO2 multikilowatts continu ». Aix-Marseille 2, 1992. http://www.theses.fr/1992AIX22095.
Résumé :
Les pieces metalliques utilisees dans le domaine mecanique (pieces de moteurs,. . . ) subissent des efforts souvent tres importants. Des recherches sont menees pour l'amelioration de leurs proprietes mecaniques soit pour augmenter leur duree de vie, soit pour ameliorer leurs performances. L'une de ces techniques est le traitement de surface par laser co#2 continu. Dans le cas de refusion superficielle, il a ete montre que les phenomenes de convection dans la phase liquide pouvaient se produire et jouer un role important dans la qualite des resultats obtenus. L'objet de cette etude est de developper un dispositif experimental permettant l'analyse de ces mouvements de convection. Ce dispositif s'articule autour de trois axes: la realisation d'un systeme optique de mise en forme du faisceau laser (incident (laser co#2 continu 22 kw, longueur d'onde 10. 6 m), la realisation d'un dispositif de mesure de temperature en surface du bain metallique et, enfin, d'un systeme de determination de trajectoire et de vitesse de deplacement d'une particule toujours en surface du bain metallique (observation du bain par camera video rapide associe a un algorithme de traitement d'images). Ce dispositif experimental nous a permis de mettre en evidence des relations entre les grandeurs caracteristiques du bain et les differents parametres operatoires, de determiner des trajectoires suivies par les particules ainsi que des vitesses de leur deplacement. Les vitesses calculees sont de l'ordre de la centaine de millimetres par seconde
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Oumarou, Mairagouna Mamane. « Approche probabiliste du comportement mécanique des composites thermoplastiques assemblés par soudage laser ». Phd thesis, Ecole Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2012. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00819162.
Résumé :
Les matériaux composites à matrice thermoplastique occupent de plus en plus un large domaine d'application grâce à leur aptitude à être recyclés et à être assemblés par fusion du polymère, encore appelée soudage. Parmi ces modes d'assemblage, le soudage laser propose de meilleures alternatives. Car, outre le fait qu'elle assure une meilleure tenue mécanique et un meilleur aspect esthétique, cette technique d'assemblage ne crée pas d'endommagement au sein du composite, à l'instar de certaines méthodes comme le rivetage, le vissage ou le boulonnage.L'objectif de ce travail est de proposer un modèle de rupture probabiliste de l'assemblage par faisceau laser d'un composite thermoplastique à fibres continues.Une description fine du matériau est d'abord effectuée par une approche multi-échelles dont le but était de pouvoir prédire le comportement macroscopique du composite de base connaissant les fluctuations locales de sa microstructure.La caractérisation mécanique de l'assemblage est ensuite effectuée par des essais multiaxiaux au moyen d'un dispositif spécifiques (Arcan-Mines) qui prend en compte l'état de confinement du joint soudé. Ce qui a permis de proposer un modèle de comportement élasto-plastique basé sur le critère de Drucker-Prager généralisé.Des tests par émission acoustique ont permis de faire l'hypothèse de l'existence d'un maillon faible au sein du joint soudé. La rupture est alors évaluée par le modèle statistique de Weibull. Un critère de rupture probabiliste basé sur le premier et le second invariant du tenseur des contraintes est finalement proposé.
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Sakout, Abdallah. « Etude théorique et expérimentale du soudage par laser : modélisation des transferts thermiques ». Lyon 1, 1987. http://www.theses.fr/1987LYO19028.
Résumé :
Interaction laser-matiere. Mise au point d'un modele numerique pour prevoir l'evolution du champ thermique lors d'une operation de soudage. Influence des principaux parametres de soudage sur la morphologie du bain fondu. Soudage par deux lasers de puissance co::(2) continus
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Goebels, Dominique. « Amélioration du procédé de soudage laser par mise en forme du faisceau ». Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 2004. http://www.theses.fr/2004STR13010.
Résumé :
La présente étude concerne les applications laser dans l'industrie automobile. L'objectif est d'apporter une solution aux défauts majeurs rencontrés en soudage laser de tôles fines. Ce sont les éjections (soudage de tôles d'acier revêtues) et les porosités internes (soudage de tôles d'aluminium). Cette étude a pour but l'optimisation de la distribution d'intensité au point focal en fonction des paramètres opératoires. Les avancées majeures concernent le soudage laser Nd:YAG de tôles d'acier revêtu. Au cours du chapitre 1, nous avons décrit les mécanismes de base apparaissant au cours du procédé de soudage laser. Nous avons précisé comment des phénomènes instables génèrent des défauts dans les cordons de soudure, et avons évoqué les différentes techniques d'amélioration du procédé. Le chapitre 2 établit expérimentalement le lien entre les grandeurs physiques et les paramètres opératoires, afin d'identifier les facteurs induisant des cordons de qualité. Nous avons alors mis en avant l'importance de l'ouverture inférieure du capillaire, ainsi que la propension des vapeurs de zinc à s'échapper par le fond du capillaire. Plus tard, nous avons simulé le comportement dynamique du capillaire à l'aide d'un code bidimensionnel. Nous avons mis en évidence une forme particulière du front arrière du capillaire, caractéristique d'une faisceau Nd:YAG. Ainsi, le front arrière est dévié vers l'arrière sous l'effet des rayons réfléchis issus du front avant. Cette déviation, convenablement placée, guide les vapeurs de zinc vers le bas sans provoquer de soulèvement du bain de fusion. Au bout du compte, ce sont trois critères qualité qui ont été posés, et nous avons relié analytiquement l'ensemble des paramètres opératoires de telle manière à ce qu'ils garantissent un procédé stable. Enfin, nous avons mené de nouvelles expérimentations pour valider les différents critères qualité. L'existence d'une déviation du front arrière par les rayons issus du front avant s'est alors imposéeThis study presents a study of the improvement of laser welding of metal thin sheets used in the automotive industry using an adapted power distribution at the focal point. The concerned materials are galvanized steel and aluminum alloy sheets, which are welded in a lap joint configuration using a continuous wave Nd:YAG laser. The difficulties of this kind of materials are due to instabilities of the welding process characterized by pores and ejections generation. First of all, we determined and quantified the influence of parameters such as depth of penetration, depth of focalization, welding speed, keyhole elongation, keyhole opening, distribution of laser power and thickness of the sheets on process stability and bead quality. The good obtained results are explained with the help of an observation campaign which permitted a better understanding of the physical phenomena. During the experiments, we found out that in Nd:YAG laser welding of thin sheets, full penetration is essential. But for zinc-coated steel sheets, it is not enough : as zinc vapors prefer escaping downward, full penetration must guaranty a sufficiently large lower aperture of the capillary, so that vapors can escape through easily. It is primordial to prevent closures of the capillary tip, due to melt pool ebb. In Nd:YAG laser welding, it is not necessary to weld with a very long focal spot to obtain good seams without ejections. This result is impossible in CO2 laser welding. Contrariwise, if the power density decreases due to a too much elongated focal spot, quality will decrease too
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Sakout, Abdallah. « Etude théorique et expérimentale du soudage par laser modélisation des transferts thermiques / ». Grenoble 2 : ANRT, 1987. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb37609626w.
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NAVA, RUDIGER ENRIQUE. « Contribution du controle de l'interaction laser - matiere a l'amelioration de la qualite en soudage par laser ». Paris, ENSAM, 1997. http://www.theses.fr/1997ENAM0016.
Résumé :
La qualite, quel que soit le secteur industriel, est devenue un des criteres essentiels de competitivite des entreprises. Le procede de soudage par laser s'inscrit comme un procede alternatif aux nombreux autres procedes d'assemblage. Neanmoins, il existe des limitations de mise en uvre inherentes aux technologies laser. C'est pour apporter une contribution a ce domaine que nous nous sommes interesses au controle in situ de la qualite en soudage laser co2. Deux systemes de controle ont ete developpes, l'un base sur la surveillance du rayonnement thermique emis par le bain de fusion, et l'autre sur l'emission acoustique audible emis par le capillaire, permettent de detecter des defauts morphologiques des leur apparition dans la zone d'interaction laser - matiere. Chacun des phenomenes mesures fera l'objet d'une caracterisation des grandeurs physiques generees lors de l'interaction, apres avoir etabli les lois de comportement qui les regissent. L'objectif etant d'etablir une correlation entre ces grandeurs physiques et les defauts geometriques. Ensuite, ces resultats contribueront a definir les deux chaines d'acquisition qui seront validees experimentalement. Ainsi, avec le systeme de mesure du rayonnement thermique, il est possible de detecter des defauts d'alignement, de manque d'epaisseur et d'effondrement. Lors des divers essais realises, nous avons etabli la signature du signal associe a l'apparition de chacun de ces types de defauts. De meme, le systeme de mesure de l'emission acoustique nous permet de deceler l'apparition de defauts de penetration. La encore, nous avons montre la possibilite de definir les signatures acoustiques correlees a ces defauts. A partir de ces signatures il nous est possible definir des seuils d'acceptabilite, en reference a l'exigence de qualite definie. En base a ces seuils, il est envisageable d'etablir une boucle de controle auto-adaptative de l'operation.
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Akué, Asseko André Chateau. « Modélisation du procédé de soudage laser des composites thermoplastiques ». Thesis, Lille 1, 2014. http://www.theses.fr/2014LIL10066.
Résumé :
La mise en forme des composites MTP reprend des techniques déjà utilisées pour la mise en forme des pièces thermoplastiques simples comme le thermoformage ou le soudage. Cette thèse a proposé l'étude du procédé de soudage laser des composites à matrice thermoplastiques unidirectionnelles. La technique du soudage laser présente des avantages spécifiques pour des applications industrielles par rapport à d’autres technologies conventionnelles : méthode sans contact, précise et flexible. C’est un procédé facile à automatiser et à contrôler, un soudage rapide (quelques secondes), et une absence de vibration durant le procédé de soudage. Le procédé de soudage laser implique deux pièces composites. Une pièce semi-transparente à la longueur d’onde du laser et l’autre absorbante à la même longueur d’onde. La puissance du faisceau laser est transmise à travers le matériau semi-transparent et est absorbée à l’interface des deux matériaux. Le contact entre les pièces provoque le chauffage à l’interface (un transfert de chaleur par conduction a lieu entre les deux matériaux). Ainsi, la fusion des deux matériaux se produit (la liaison entre les deux parties se produit lorsque T>Tfusion dans ce domaine pour les polymères semi-cristallins et T>Tg pour les polymères amorphes). Cependant durant le procédé quelques difficultés apparaissent : les matériaux sont hétérogènes et anisotropes, cela entraine la divergence du trajet optique du faisceau laser à chaque interface fibre-matrice (phénomène de réfraction) causée par la multiplication des interfaces fibres matrice dans le matériau. Ce qui a en effet une influence sur la distribution de puissance à l'interface de soudure. La puissance de soudage du laser est réduite par cet effet de réfraction. L’obtention d’un joint de soudure de bonne qualité est conditionnée par une bonne compréhension du comportement du matériau sous l’irradiation laser, basée sur une identification, une modélisation des phénomènes optiques et thermiques impliquésThe composite forming uses technologies being used for the simpler thermoplastic parts forming as thermoforming or welding. This thesis proposed study of transmission laser welding process in unidirectional thermoplastic composites. Transmission Laser Welding technique presents specific advantages for industrial applications over other conventional technologies: the method is accurate, flexible, small heat affected zone, easy to automate and control and non-contaminant, absence of vibration during the welding process (contrary to the ultrasonic welding, friction welding), fast welding speed for welding plastic parts with an acceptable welding time. Transmission Laser Welding of composites involves two joining parts: one semi-transparent to the laser wavelength and the other part is absorbent in the same wavelength. The two parts are positioned together before the welding. The laser beam energy is transmitted through the semi-transparent material and is absorbed within the surface of the second materials. The bonding between the two components the two parts allows the heating of the semi-transparent part by thermal conduction. Thus, melting and fusion of the both materials interface occurs (the bonding between the two parts occurs when T > Tmelt in this area). However, some difficulties are experienced during this process: heterogeneous and anisotropic materials; problems of the laser beam transfer caused by the multiplication of fiber-matrix interfaces in materials. This is highly correlated to the energy arriving at the welding interface. Obtaining of a good quality of welded seam is conditioned by a good understand of material behavior under laser irradiation, based on a clear identification, modeling of optical and thermal phenomena involved
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Cretteur, Laurent. « Etude du soudage des alliages d'aluminium par laser co#2 de forte puissance ». Nantes, 1998. http://www.theses.fr/1998NANT2094.
Résumé :
Les alliages d'aluminium, du fait de leur proprietes physiques, sont parmi les metaux les plus delicats a souder par laser co#2. En effet, ils demandent une energie incidente beaucoup plus elevee que les autres metaux. Ceci se traduit par des instabilites du bain de fusion et des exces de plasma. De plus le bain, relativement large, tend a s'effondrer sous la tole. Cette these vise a developper le soudage laser de deux alliages aluminium-magnesium utilises dans l'industrie (5086 et 6061). Son approche est essentiellement experimentale. Dans un premier temps, une etude de l'influence des parametres experimentaux a ete realisee. L'influence de la nature du gaz de couverture et de son mode d'injection a en particulier ete etudiee : l'utilisation d'un systeme d'amenee de gaz comprenant une buse annulaire et un tube chasse plasma lateral apporte une stabilisation significative du procede. Cependant, la qualite des cordons reste faible, en particulier sur leur cote envers. Pour reduire ces defauts, nous avons developpe une technique originale. Un melange de sels mineraux (flux-pate) a ete optimise dans le but de limiter l'oxydation du bain et de le maintenir en position lors du soudage. Ce flux-pate, compose d'un melange de chlorures et de fluorures, possede des proprietes tensioactives qui limitent l'effondrement du bain. De plus, il protege de l'oxydation l'envers de la soudure : les cordons obtenus sont donc parfaitement reguliers. La deuxieme partie de ce travail est une validation du produit mis au point. L'etude de l'influence du flux-pate sur les porosites montre un effet benefique vis a vis des grosses cavites. Des essais de traction normalises font d'autre part apparaitre un bon comportement mecanique des soudures produites. Ainsi, nous montrons que le flux-pate n'induit pas de fragilites des soudures, et que leurs capacites mecaniques dependent essentiellement des traitements thermiques post-soudage effectues.
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WALLEE, OLIVIER. « Contribution a l'etude du soudage d'alliages d'aluminium par faisceau laser avec fil d'apport ». Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 2000. http://www.theses.fr/2000STR13087.
Résumé :
L'objet de cette etude est de mettre en evidence les difficultes inherentes au procede de soudage d'alliages d'aluminium par faisceau laser. L'association d'un apport de matiere sous forme de fil au soudage par faisceau laser est une solution a certains problemes rencontres. La comprehension de l'interaction laser / matiere et des cycles thermiques subis par les pieces soudees permet de definir les proprietes metallurgiques du cordon de soudure. L'apport de fil est principalement utilise dans le but de limiter l'apparition de defauts. La premiere partie de l'etude consiste a recenser ceux-ci. Le positionnement du fil exerce une influence sensible sur la qualite des cordons realises. Un systeme de visualisation par camera ccd a ete developpe afin d'etudier celle-ci. A l'aide d'un systeme de controle du procede par camera ccd l'operation de soudage est filmee. Les images sont ensuite traitees par un logiciel. Les resultats de ces essais montrent que le systeme est fiable et qu'il rend compte de l'apparition de la plupart des defauts de maniere reproductible. L'alliage 2024 a ete choisi pour mettre en application les solutions envisagees en raison de sa faible soudabilite. Le resultat obtenu revele un cordon de soudure de qualite optimale. Sa resistance mecanique atteint celle du materiau de base. En conclusion, l'etude du soudage des alliages d'aluminium par faisceau laser mis en evidence les avantages que l'on peut tirer d'un apport de matiere sous forme de fil d'alliage. Ce procede permet de pallier aux defauts courants. En parallele, la mise au point d'un systeme de controle des defauts permet d'apprecier en temps reel la qualite des assemblages soudes. Pour finir, l'emploi de fil d'apport et le traitement thermique de soudures realisees avec un alliage reconnu comme etant peu soudable ont abouti a la realisation de cordons sains possedant des caracteristiques mecaniques egales a celles du metal de base.
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Hamadou, Mohammed. « Étude et amélioration du processus de soudage laser par le contrôle de la méthode d'apport du gaz d'assistance ». Paris, CNAM, 2003. http://www.theses.fr/2003CNAM0475.
Résumé :
La présente étude concerne l’assemblage de matériaux par faisceau laser. Les objectifs étaient de comprendre l’influence de la couverture gazeuse et de sa méthode d’apport sur le procédé de soudage, pour ensuite déterminer le choix de ces deux paramètres pour l’amélioration de la qualité du cordon de soudure et ce, en fonction des conditions opératoires. Nous avons abordé dans ce rapport l’étude de différents effets : de la nature du gaz d’assistance sur l’interaction laser matière, en fonction de la longueur d’onde du laser ; des fluctuations de la plume de plasma sur les caractéristiques morphologiques du cordon de soudure ; des paramètres géométriques et de la position de la buse d’apport du gaz d’assistance sur l’oxydation du cordon, du très gros intérêt d’un apport par l’avant et à grande vitesse du gaz d’assistance, l’importance de la géométrie de la rainure lors du soudage de forte épaisseur, ainsi que du rôle de la répartition énergétique lors du soudage Nd :Yag multispotsThe present study relates to the laser beam material welding. The objectives were to understand the influence of the shielding gas and its experimental set-up on the welding process in order to determine the choice of these two parameters to improve the weld bead quality according to the operating conditions. We approached in this report, the study of various effects : the effect of assist gas nature on the laser material interaction, according to the wavelength of the laser, the effect of geometrical parameters and position of the nozzle on the weld bead oxidation, the very large interest of using a high speed front assist gas flow, the importance of the groove geometry for the welding of high material thicknesses, as well as the energy distribution role for ND:Yag multispots welding
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Carrer, Eric. « Etude expérimentale de l'influence d'une couverture gazeuse sur les plasmas créés lors du soudage par laser ». Aix-Marseille 2, 1986. http://www.theses.fr/1986AIX22011.
Résumé :
Mesures destinees a definir les caracteristiques de la couverture gazeuse protectrice employee lors du soudage par laser, a etudier les plasmas crees dans l'interaction et a comprendre l'influence de la couverture gazeuse sur ces derniers
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Lacroix, David. « Etude spectroscopique des plasmas de soudage laser : application au transfert d'énergie ». Nancy 1, 1997. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/SCD_T_1997_0210_LACROIX.pdf.
Résumé :
Le travail présenté dans ce mémoire donne les caractéristiques du plasma créé lors du soudage laser. La première partie de cette étude est expérimentale. Nous utilisons la spectroscopie d'émission pour déterminer la température et la densité électronique des plasmas. Plusieurs essais ont permis d'étudier l'influence des paramètres de soudage sur la température du panache : puissance du laser néodyme, nature du gaz de protection, durée de l'impulsion. Ces mesures ont été réalisées sur de l'acier inoxydable et sur des métaux purs (Fe, Cr, Ni, Mo, Nb). La spectroscopie d'émission est aussi utilisée pour analyser les défauts de soudage et réaliser, en temps réel, le contrôle de la soudure. Des expériences ont mis en évidence la présence de défectuosités géométriques et chimiques (graisses) sur les surfaces soudées. La deuxième partie de ce travail est consacrée aux simulations numériques développées pour décrire l'interaction laser-plasma. Plusieurs modèles sont présentés. Le calcul des fonctions de partition de chaque élément du panache permet de déterminer numériquement les densités des espèces présentes dans le plasma. Avec ces données, nous précisons les propriétés optiques du panache (coefficient d'absorption et indice de réfraction). L'étude en microscopie électronique de dépôts métalliques, prélevés dans le panache, confirme la présence de particules de petites dimensions. Nous calculons la diffusion du rayonnement laser dans le plasma avec la théorie de Mie. Finalement, nous modélisons le transfert radiatif dans le panache en utilisant une méthode aux ordonnées discrètes. Les résultats obtenus mettent en évidence l'importance de la diffusion, par les petites particules, sur les gradients de température du plasma. Ce modèle peut compléter les simulations numériques caractérisant la géométrie du cordon de soudureThe work presented here gives the characteristics of the laser induced-plasma plume created during laser welding. First, in the experimental part of the study, we have used the emission spectroscopy to determinate the electron temperature and the density of the plasma. Several tests have been achieved. We have estimated the influence of welding parameters such as : the laser power, the nature of the shielding gas, the pulse duration. These measurements have been achieved on stainless steel, but also on pure metals (Fe, Cr, Ni, Mo, Nb). The emission spectroscopy is used to analyse the welding defects, in order to achieve real time control of the process. Experiments have shown that geometrical and chemical (grease) defectiveness can be detected. The second part of this work is devoted to the numerical model used to describe the laser-plasma interaction. Several models are presented. The calculation of the partition function of each element of the plasma plume allows the theoretical determination of the densities. Then we can estimate the optical properties of the plume (absorption coefficient and refractive index). Electron microscopy measurements of the plasma plume deposits show the presence of sma1l particles. Consequently, we apply the Mie's theory in arder to study the laser beam scattering in the plume. Finally, we model the radiative transfer in the plasma using a discrete ordinate scheme. The numerical results point out the major effect of the scattering on the temperature field in the plume. This model can be used in complement of those calculating the geometry of the weld seam
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Fontana, de Paris Aleir. « Assemblage de céramiques du type oxyde par faisceau laser ». Lyon, INSA, 1992. http://www.theses.fr/1992ISAL0089.
Résumé :
Une méthode d'assemblage des céramiques oxydes par laser CO2 a été développée : pour minimiser le choc thermique qui résulte normalement de l'interaction laser céramique, il a été notamment nécessaire de concevoir et mettre en œuvre un dispositif de chauffage auxiliaire par lampes halogènes. Des tubes de nuances commercialement disponibles en alumine, zircon et mullite, ont pu être soudés bout à bout par fusion. La caractéristique micro structurale et mécanique des assemblages réalisés a permis de mettre en évidence la bonne qualité des joints soudésA CO2 laser beam was used to welding oxide ceramic tubes (alumina, zircon, mullite). To prevent weld cracking a preheating process with radiant energy produced by halogen lamps and collected by reflectors was used. Several evaluation techniques like helium checking, Vickers indentation and flexural resistance were emplyed to study weld-zone characteristics
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Sierra, Guillaume. « Etude métallurgique et mécanique de l'assemblage hétérogène acier/aluminium par les procédés laser et TIG ». Montpellier 2, 2006. http://www.theses.fr/2006MON20228.
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Diot. « Mesure de défauts dans les soudures laser sur tôle mince par ultrasons lasers et analyse par Time-Reversal ». Rennes, INSA, 2012. http://www.theses.fr/2012ISAR0013.
Résumé :
Le soudage par laser de forte puissance d'alliages d'aluminium peut créer des défauts difficiles à contrôler. L'objectif de cette thèse est d'étudier la faisabilité de la mesure des défauts internes dans les soudures de tôles fines, d'alliage d'aluminium 5754 de manière non-destructive. Au final, Le moyen de CND retenu est la technique des ultrasons générés par laser. Il est sans contact et robuste, utilisable en industrie et permet d'émettre et de recevoir des ultrasons, qui vont interagir avec la structure interne du matériau, nous renseignant sur la présence ou non de défauts. Cette technique a été utilisée sur des soudures échantillons réalisées avec un laser de type YAG. Le traitement de signal associé, pour localiser et dimensionner les défauts, est basé sur une simulation masse-ressort de type FDTD. Elle permet de rétro-propager la mesure et de focaliser l'énergie sur les défauts en utilisant les propriétés du « Time-reversal », simplifiant ainsi l'interprétation des mesuresEmbedded welding defects, such as porosity, cracks, are generally formed during laser welding of aluminium. It is complicated to measure these defects with current NDI techniques. This work features the feasibility study for NDI techniques to detect such defects in lap-welded sheets of 5754 aluminium alloys, while taking into account accessibility and robustness in industrial conditions. The contact-less technique of laser ultrasound has finally been chosen. The generated sound wave is propagated into the material, it interacts with the embedded defects and therefore reports related data. The inspected material was lap-welded with a YAG laser. The use of signal processing is carried out to localise and size the defects, by means of a spring-mass simulation using FDTD. This simulation performs the reverse propagation of the sound wave, using Time-Reversal capabilities and so focuses the energy back on defects, therefore allowing an easier interpretation of ultrasound diagrams
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Commin, Loreleï. « Assemblage des alliages de magnesium laminés à chaud par soudage friction malaxage et soudage laser : approche expérimentale vers une compréhension des propriétés mécaniques ». Paris, ENSAM, 2008. https://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00004253.
Résumé :
En raison de la faible densité des alliages de magnésium, un intérêt grandissant est apparu pour leur application dans l’industrie aéronautique. De ce fait, il s’est avéré nécessaire de développer l’assemblage de ces matériaux, notamment par des procédés de soudage innovants, tels le soudage par Friction malaxage (FSW) et le soudage laser. Le but de ce projet est d’étudier les relations entre les paramètres de soudage, les températures et les déformations générées et enfin la microstructure et le comportement mécanique des joints soudés. Ce projet fait partie du projet européen AEROMAG qui a pour objectif de promouvoir l'utilisation des alliages de magnésium corroyés dans l’industrie aéronautique. Les alliages étudiés sont l’AZ31, l'AZ61 et le WE43 sous forme de tôles de 2mm d’épaisseur. Le matériau de base présente une forte texture de fibre par rapport au plan basal. Les soudures ont été effectuées par FSW par laser Nd:YAG et par laser CO2. Le domaine de soudabilité opérationnel (DSO) a été déterminé pour chacun des procédés. Ensuite, l’analyse des joints soudés s’est plus spécialement focalisée sur les soudures optimisées d’AZ31. Une relation entre les paramètres de soudage et la microstructure des joints soudés a pu être trouvée. Le procédé de FSW entraîne une évolution de la microstructure et de l'état de contraintes résiduelles qui ont montré une influence déterminante sur le comportement mécanique des joints soudés. En ce qui concerne le soudage laser, l’influence prépondérante se situe dans l’évolution des textures et de l’état de précipitation. Des localisations de déformation assimilables à des bandes de cisaillement ont été identifiées dans chacun des procédés. Une comparaison a été menée en vue d'établir le procédé le mieux adapté à l'assemblage de tôles de magnésium laminées. Le FSW provoque une diminution très importante des propriétés mécaniques et l'utilisation de traitements thermique n'a pas permis de recouvrer les propriétés du matériau de base; tandis que les propriétés mécaniques des joints soudés laser après traitement thermique sont proches de celles du matériau de base. Une comparaison a été effectuée avec les propriétés mécaniques des joints soudés d’alliages de magnésium à durcissement structural (AZ61 et surtout WE43). Enfin, leur potentialité pour remplacer les alliages d’aluminium a été étudiéeThe challenges of weight reduction in aerospace industry have drawn considerable interest in magnesium alloys technologies. Assessing the efficiency of new joining techniques, such as Laser Beam Welding and Friction Stir Welding is then required. The aim of this study is to investigate the relationship between welding parameters and the resulting microstructure and mechanical properties. It was part of the AEROMAG European Project whose objective was the use of wrought Magnesium alloys in aeronautics. Friction Stir Welds and Laser Beam (Nd:YAG and CO2) Welds were processed using 2 mm thick hot rolled plates of AZ31, AZ61 and WE43 Magnesium alloys. The process window for LBW and FSW was determined. The weld characterisation was focused on AZ31 alloy. A relationship between welding parameters, the temperatures undergone and the weld microstructure was established for each process. FSW induced microstructural changes and complex residual stress distribution, which have a primary influence in FSW mechanical properties. The influence of texture evolution and precipitation evolution on LBW mechanical properties was also determined. Localisation features similar to shear bands were observed in both LBW and FSW. FSW resulted in a dramatic loss in mechanical properties, which could not be recovered after heat treatments, whereas LBW presented after heat treatment mechanical properties similar to those of the base metal. A comparison was made with precipitation hardenened alloys (AZ61 and WE43) mechanical properties. Finally, the potentiality of replacing aluminium alloys with these magnesium alloys was studied
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Charton, Stephane. « Contribution à l'étude du contrôle en ligne des opérations de soudage par laser ND : Yag impulsionnel ». Dijon, 1999. http://www.theses.fr/1999DIJOS047.
Résumé :
Cette thèse est consacrée à l'étude d'un système de contrôle en ligne des assemblages par laser Nd 3 : YAG pulsé. Lors d'une opération de soudage, l'interaction laser-matière est à l'origine de l'émission de signaux (optiques, acoustiques, électriques, thermiques), caractéristiques de son comportement. Le contrôle en ligne est basé sur l'hypothèse que leurs évolutions, mesurées par des capteurs tels que des photodiodes ou des microphones, doivent être corrélées aux défauts de soudure. Le contrôle qualité d'un assemblage par faisceau laser peut être assuré par la qualification préalable de la machine, et par le suivi en ligne de l'opération de soudage proprement dite. La similitude des signaux issus des lasers pulsés (machine et interaction), nous a conduits à développer un système spécifique d'acquisition et de traitement de données. L'utilisation d'outils de traitement du signal (transformation de Fourier, transformation en ondelettes) associés à des techniques de classification de données (polytopes de contraintes), introduit une approche innovante du contrôle en ligne. La détermination des paramètres discriminants (corrélation signaux/défauts) devient ainsi automatique et non subjective. Le prototype réalisé peut être utilisé pour la détection de tout type de défaut, puisque l'opérateur de classification retenu est supervise et repose donc sur une phase d'apprentissage. Il a été validé sur des défauts de soudure simples à maitriser, pour être finalement appliqué à un problème de contrôle de fabrication au département fabrications et technologies nucléaires du centre d'études de Valduc du Commissariat à l'energie atomique.
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Carrer, Eric. « Etude expérimentale de l'influence d'une couverture gazeuse sur les plasmas créés lors du soudage par laser ». Grenoble 2 : ANRT, 1986. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb37596506z.
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Girard, Karen. « Etude de la création de défauts volumiques générés pendant la solidification de soudures réalisées par faisceau laser Nd : YAG impulsionnel - application au soudage du tantale ». Dijon, 1999. http://www.theses.fr/1999DIJOS067.
Résumé :
Ce travail a pour but d'étudier la formation des défauts volumiques apparus au cours de la solidification de points de soudure réalisés par faisceau laser Nd:YAG sur tantale. La fin d'une impulsion laser se caractérise par la phase de solidification pendant laquelle le métal fondu rebouche le capillaire de soudage tout en se refroidissant et en se solidifiant. Selon les conditions opératoires, les modes de remplissage et de refroidissement sont différents et peuvent induire des défauts volumiques dans les soudures. Nous avons étudié ces défauts expérimentalement par microscopie électronique et par radiographie éclair. Ces analyses ont mis en évidence deux catégories de défauts : des porosités et des cavités. Les porosités prennent des formes de petites bulles qui sont piégées dans la matière solidifiée. Les cavités sont des zones sans matière qui sont liées au mode de remplissage du capillaire par le métal fondu qui se refroidit très vite. Nous avons modélisé l'apparition de ces défauts : le piégeage des porosités et la formation des cavités. Le principe du modèle du piégeage des porosités repose sur la comparaison de la durée de solidification de la soudure et de la durée de remontée d'une bulle de dimension connue à la surface du bain fondu. La durée de solidification est calculée grâce à l'équation de diffusion de la chaleur et tient compte d'une loi de remplissage linéaire au cours du temps. Les résultats permettent de prévoir les dimensions des porosités susceptibles d'être piégées dans la zone fondue. La formation des cavités a été modélisée grace à l'étude de l'écoulement du métal fondu à l'intérieur du capillaire avec le logiciel fluent. Les calculs sont basés sur l'équation de Navier-Stokes et tiennent compte des tensions superficielles et de la diffusion de la chaleur. Il apparait que sous l'effet des tensions superficielles, le métal rebouche le dessus du capillaire en emprisonnant une poche gazeuse à l'origine d'une cavité. Les résultats sont corroborés par l'observation in situ de la solidification de soudures de tantale en radiographie X éclair. Cette étude a donc permis de mieux comprendre les phénomènes rapides produits pendant la solidification de soudures et leurs conséquences.
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Bendaoud, Issam. « Contribution à la compréhension du soudage laser hybride : approche source équivalente et approche phénoménologique ». Thesis, Dijon, 2013. http://www.theses.fr/2013DIJOS077.
Résumé :
Les travaux présentés concernent l’étude du soudage hybride laser/MIG d’aciers de fortes épaisseurs pour deux configurations différentes : soudage monopasse d’acier inoxydable superduplex en chanfrein « Y » et soudage multipasse d’acier ferritique en chanfrein étroit. Une étude expérimentale a été réalisée visant la compréhension et l’investigation des mécanismes régis par le procédé, ainsi que la validation des résultats numériques des modèles développés (caractérisation du bain fondu et obtention de thermogrammes). Une recherche paramétrique a permis de déterminer les paramètres optimaux de soudage pour la configuration en chanfrein « Y ». L’étude numérique menée a pour objectif de déterminer l’histoire thermique des pièces soudées. Ses simulations numériques basées sur deux approches différentes ont été développées à l’aide du logiciel COMSOL Multiphysics. La première, dite approche par sources équivalentes, repose sur un calcul purement thermique, et la deuxième est basée sur un calcul thermohydraulique des écoulements dans le bain fondu avec prise en compte de la convection naturelle et de la thermocapillarité. La méthode des plans d’expériences numériques a été utilisée pour déterminer les paramètres analytiques des sources de chaleur équivalentes ainsi que des paramètres inconnus tels que les rendements des sources et les propriétés thermophysiques de la phase liquide intervenant dans le modèle multiphysique. L’analyse comparative entre résultats expérimentaux et numériques permettant de juger la qualité des modèles à reproduire les dimensions et la forme de la zone fondue et de valider le choix des hypothèses formulées, a fourni des résultats satisfaisantsThe present study is dedicated to hybrid laser/MIG welding of high thickness steels for two different configurations: one hybrid single pass welding of superduplex steel UR2507Cu with Y-shaped chamfer geometry and a multipass hybrid welding of ferritic steel 18MND5 in narrow gap. An experimental study was carried for understanding and investigation of mechanisms governed by the process and validation of numerical models results (characterization of the weld pool and thermocouples measurements). A parametric research allows the determination of the optimal welding parameters for the Y-shaped chamfer configuration. The numerical study aims to determine the thermal history in the solid part of the work piece. Those numerical simulations which are based on two different approaches were developed using the COMSOL Multiphysics software. The first, called equivalent heat sources approach, consists only in the resolution of the heat transfer problem, and the second one, is based on the resolution of heat transfer and fluid flow problem in the weld pool by taking into account the natural convection and thermocapillarity effect. A numerical exploratory designs method is used to identify the equivalent heat sources parameters as well as some unknown parameters such as the thermophysical properties of the metal liquid and the thermal efficiency involved in the thermohydraulic models. The comparative analysis between experimental and numerical results, which permits judging the models quality to reproduce the melted zone size and shape and to validate the assumptions choice, has provided satisfying results
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Chaussé, Fabrice. « Etudes expérimentale et par simulation du comportement d’un acier laminé thermomécaniquement lors du soudage hybride laser-arc monocathode et bicathodes ». Nantes, 2015. https://archive.bu.univ-nantes.fr/pollux/show/show?id=ae9c15e1-4428-4daf-b761-bf38d2855acd.
Résumé :
Le procédé hybride laser-MAG est commercialement compétitif depuis quelques années grâce aux récentes améliorations des technologies laser. Il permet de souder des tôles de fortes épaisseurs en monopasse et d’augmenter la vitesse de soudage par rapport aux procédés à l’arc classiques. Après des années de recherche et développement, les verrous technologiques et scientifiques actuels concernent la qualité des cordons produits sur des matériaux aux propriétés mécaniques élevées et l’optimisation du procédé. L’acier S460ML est un acier laminé thermomécaniquement dont les bonnes propriétés mécaniques sont obtenues par une fine microstructure ferrito-perlitique. Grâce à son faible taux de carbone, il est peu sensible à la fissuration à froid mais sa microstructure et ses propriétés mécaniques peuvent être fortement impactées par les opérations de soudage. Le soudage hybride laser-MAG est un procédé adapté pour souder les aciers à haute limite d’élasticité avec une microstructure fine car il réduit la largeur de la zone affectée thermiquement (ZAT) en comparaison avec les procédés à haute productivité comme le soudage sous flux électroconducteur. Ces travaux s’intéressent aux conséquences du soudage hybride laser-MAG mono et bicathodes sur la macrostructure, microstructure et les propriétés mécaniques des cordons pleine-pénétration produits sur des tôles d’acier S460ML d’épaisseur 10 mm. Le défaut appelé « dropping » (création de goutte métallique au pied de la soudure) et ses conséquences sur la qualité des cordons sont également étudiés. Un modèle numérique simple est développé pour simuler les cycles thermiques dans le matériau durant le soudage MIG-MAG et hybride laser-MAGHybrid Laser-GMA welding is commercially competitive for a couple of years due to recent improvements in laser technology. It is now possible to weld thick plates in a single pass and improve the welding speed compared to conventional welding processes. After years of research and development, current technological and scientific questions are about the quality of hybrid welds in advanced materials and process optimization. S460ML is a thermomechanically controlled process steel which strength is given by a fine-grained microstructure of ferrite and pearlite. Thanks to its low carbon content, it has a low tendency to cold cracking but its microstructure and mechanical properties can be highly impacted by welding operations. Hybrid Laser- GMA welding is a good candidate to weld high strength steels with a fine microstructure as it reduces the heat affected zone (HAZ) in comparison with high productivity processes such as submerged arc welding. This work investigates the consequences of hybrid laser-MAG process with one and two MAG torches on the macrostructure, the microstructure and the mechanical properties of fully penetrated welds produced on 10 mm S460ML steel plates. The “dropping” defect which is the creation of metal drops at the root of the weld and its impact on welds quality are also analyzed. A simple numerical model is developed to calculate the temperature cycle in the material during GMAW and hybrid laser-GMA welding
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Taibi, Amar. « Etude de l'influence des paramètres de soudage par laser CO2 continu sur l’émission spectrale et temporelle du plasma de soudage. : Application a l'acier inoxydable 304L, le titane Ti40 et l'aluminium ». Lyon, INSA, 1993. http://www.theses.fr/1993ISAL0094.
Résumé :
Ce travail traite de l'étude du milieu plasma qui se forme au dessus d'un matériau pendant le soudage par laser C02 continu à forte puissance. Les effets des paramètres de soudage (puissance, défocalisation, vitesse de soudage, débit du gaz) sur l'émission spectrale sont analysés ; et ceci en fonction de la longueur d'onde du rayonnement et du temps. Les matériaux étudiés sont l'acier inoxydable 304L, le titane Ti40, et l'aluminium. Nous avons montré un comportement différent des émissions revenant de l'argon de celles provenant du matériaux. Il apparaît que ces émissions pourrait être utilisées pour qualifier le cordon de soudureThis study deals with the plasma behaviour which a ears above the material during c. WC02 hi h power laser welding. The effects of welding parameters (power, focus point position, welding speed, gas flow) on spectral emission are analysed, as function of radiation wave length and time. The studied materials are : stainless steel 304L, titanium Ti40, and aluminium. We have showed a different behaviour of the emissions coming from the argon gas, from the emissions coming from the alloy. It appears, these emissions can be used to qualify the welding joint
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Rasmussen, Dany. « Étude sur la fissuration à chaud de l'alliage 6061 lors du soudage par procédé hybride laser-GMAW / ». Thèse, Chicoutimi : Université du Québec à Chicoutimi, 2008. http://theses.uqac.ca.
Résumé :
Thèse (M.Eng.) -- Université du Québec à Chicoutimi, 2008.La p. de t. porte en outre: Mémoire présenté à l'Université du Québec à Chicoutimi comme exigence partielle de la maîtrise en ingénierie. CaQQUQ Comprend des réf. bibliogr. (f. [172]-176). Publié aussi en version électronique. CaQQUQ
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Chen, Qing Hua. « Optimisation des caractéristiques métallurgiques et géométriques des zones superficielles de pièces traitees par laser : modélisations et étude expérimentale ». Lyon, INSA, 1995. http://www.theses.fr/1995ISAL0082.
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. ]
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Mayer, Cécile. « Optimisation du soudage bord-à-bord par faisceau Laser CO2 de tôles d'alliages Al-Mg : étude de la microstructure et du comportement mécanique des soudures ». Lyon, INSA, 1996. http://www.theses.fr/1996ISAL0139.
Résumé :
De par la densité d'énergie qu'il peut fournir, le Laser ouvre de nouvelles possibilités pour l'assemblage de matériaux réputés peu soudables, tels les alliages d'aluminium. Le présent travail est une étude du soudage bord-à-bord par Laser CO2 de tôles d'alliages 5182 (4. 5% Mg) et 5754 (3% Mg) en épaisseur 1. 5 mm, sous plusieurs aspects : optimisation du process, étude de la microstructure et du comportement mécanique des soudures. La mise en place d'une procédure expérimentale prenant en compte l'ensemble des difficultés inhérentes au soudage de l'aluminium - résultant de ses propriétés physico-chimiques - nous a permis d'obtenir des cordons contenant un minimum de défauts (porosité ou défauts géométriques). Les assemblages résultant de conditions opératoires optimisées ont des caractéristiques en traction équivalentes à celles du métal de base. Ces tôles soudées présentent également une bonne aptitude à l'emboutissage ainsi qu'un comportement en fatigue acceptable. Nous avons montré que le cordon est intrinsèquement plus résistant que le métal de base à l'état recuit. On peut relier cette propriété à la finesse de la microstructure associée aux ségrégations interdendritiques, mais aussi à la redistribution spatiale et l'affinement des particules intermétalliques dans la zone fondue. Le suivi de l'émission plasma à l'aide de photodiodes constitue une ouverture pour un développement du procédé. Il s'est révélé utile à la détection du type d'interaction Laser-Matériau (soudage par formation de capillaire ou non) et de certains défauts. On pourra alors envisager, pour ce procédé qui n'est pas encore complètement maîtrisé, un contrôle en temps réelThe laser is a high density power source which offers new possibilities in joining technics, especially in welding of materials with poor weldability, like aluminum alloys. This work deals with the study of butt-welded sheets of alloys 5182 (4. 5% Mg) and 5754 (3% Mg), 1. 5 mm thick, with a CO2 laser. We consider several aspects: process optimization, microstructural and mechanical properties of the welds. Optimized welding conditions were determined in taking account of all the difficulties related to welding of aluminum - which results of its physical and chemical properties. We finally obtained poor defects welds (in terms of porosities and geometrical defects). The welded sheets resulting from this optimized conditions have almost the same mechanical properties as the base material. They exhibit good formability and fatigue properties. It was shown that the seam itself is more resistant than the base material in an annealed state. This can be caused by the fine dendritic microstructure with interdendritic segregations, and by the intermetallic particles refinement and spatial redistribution which take place in the welded zone. Monitoring of plasma light-emission with photodiodes offers a way to adapt laser welding to industrial process. It revealed to be useful in many welds defects detection, and in determination of laser beam to material interaction type (keyhole mode or not). So we can expect, plasma emission analysis can become a real-time control mean, in the not yet controlled process of laser welding
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Gstalter, Marion. « Assemblage de verre sur verre par impulsions laser femtosecondes ». Thesis, Strasbourg, 2018. http://www.theses.fr/2018STRAD037.
Résumé :
Cette thèse porte sur l’assemblage de verres par impulsions laser femtosecondes. Une source laser femtoseconde à haute fréquence de répétition a été utilisée pour souder des lames de borosilicate de haute qualité de surface. La technique d’assemblage mise en œuvre diffère de la littérature par le système de focalisation utilisé. Un plan d’expériences a été réalisé afin de déterminer l’influence des différents paramètres laser sur les performances des soudures obtenues, démontrant que l’augmentation de la quantité d’énergie déposée améliore les performances mécaniques et thermiques. Les assemblages soudés peuvent atteindre une haute résistance mécanique supérieure à 25 MPa et supporter des chocs thermiques supérieurs à 300 ° C. L’adaptation des paramètres laser en fonction de la distance entre les lames de verre permet de souder des verres hors contact optique. Cette méthode a également été implémentée avec succès à l’assemblage de verre sur du siliciumThis PhD thesis is about glass bonding by femtosecond laser pulses. A femtosecond laser source generating high repetition rate laser pulses has been used to weld borosilicate glass plates with high surface quality. The method presented in this work differs from the literature by the focusing system implemented. The influence of the laser parameters on the bonded samples performances has been studied implementing a design of experiments, demonstrating that the mechanical and thermal resistance of the samples can be improved by increasing the amount of deposited. Thebonded samples provide high mechanical resistance, higher than 25 MPa, can held high thermal shock above 300 °C and present high transparency above 90 %. Glass bonding with a distance between the glass plates has been performed by adapting the laser parameters. Bonding of glass on silicon has also been performed successfully
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Tirand, Guillaume. « Etude des conditions de soudage laser d'alliages à base aluminium par voie expérimentale et à l'aide d'une simulation numérique ». Thesis, Bordeaux 1, 2012. http://www.theses.fr/2012BOR14482/document.
Résumé :
Le développement du soudage laser dans divers secteurs industriels particulièrement dans l’aéronautique au cours de la dernière décennie, a nécessité bien des études encore insuffisantes en nombre pour bien comprendre et contrôler les conditions de soudage laser que ce soit au niveau interaction laser/matière, au niveau des transferts thermiques ou au niveau métallurgique. La démarche suivie dans cette étude consiste (1) à mettre en évidence expérimentalement la problématique du soudage laser d’alliage base aluminium, c'est-à-dire le couplage des effets entre les différents paramètres de soudage, (2) à décrire l’histoire thermique d’une opération de soudage laser à partir d’une modélisation et d’une simulation numérique et (3) à exploiter la connaissance de l’évolution thermique d’un assemblage encours de soudage pour optimiser les performances mécaniques de l’assemblage en terme de résistance statique, de résistance à la fissuration à chaud, de tenue à la fatigue et de résistance à la corrosion. Les déficits de performance par exemple en terme de résistance sont principalement attribuable à des vitesses de refroidissement trop faibles au cours du soudage comparativement à des trempes ce qui justifie l’efficacité d’un traitement de mise en solution post soudage préalablement à un traitement de durcissement par précipitationThe development of laser welding in various branches of industry particularly in the aeronautics during the last decade, required many studies still insufficient in number to understand and control the conditions of laser welding concerning laser / material interaction,as well as thermal transfers or metallurgical aspects. The approach followed in this study consists (1) to bring to light experimentally the problem of laser welding of aluminium based alloy, that is the coupling of the effects between the various welding parameters, (2) to describe the thermal history of an operation of laser welding from a modelling and from a numerical simulation and (3) to exploit the knowledge of the thermal evolution of an assembly all along welding operation to optimize the mechanical performance of the assembly in term of static resistance, resistance to hot cracking, fatigue and corrosion resistance. The deficit of performance for example in term of tensile resistance is mainly related to too low speeds of cooling during welding compared with quenching. It justifies the efficiency of a post welding solution heat treatment before a precipitation hardening treatment
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Seang, Chansopheak. « Evaluation numérique des contraintes résiduelles appliquée à l'acier DP600 soudé par laser de haute puissance Nd : YAG ». Phd thesis, INSA de Rennes, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00875121.
Résumé :
Les études sur les procédés de soudage et sur la fiabilité des structures assemblées apparaissent actuellement comme un domaine de recherche actif, ouvert et complexe, car elles nécessitent de combiner de nombreuses connaissances dans différents domaines de la physique, de la mécanique et des procédés. La distribution des contraintes résiduelles joue un rôle important dans la vie des structures en favorisant la rupture par fatigue ou par fissuration. Ainsi, une meilleure compréhension des contraintes résiduelles évite l'utilisation de facteurs de sécurité plus élevés et, par conséquent permet de mieux optimiser le cycle de vie des structures soudées. A travers ce travail de thèse, nous nous sommes intéressés au soudage par laser d'un acier dual phase DP600, soudé en configuration par recouvrement, dont l'application est l'utilisation dans le domaine automobile. Cette thèse présente deux volets : un volet expérimental et un volet numérique.L'étude expérimentale nous a permis d'une part d'appréhender les conséquences métallurgiques et mécaniques du procédé laser sur l'acier DP600 et d'autre part d'utiliser et de valider les résultats numériques des modèles développés. L'étude numérique a eu pour objectif de prédire l'histoire thermique, métallurgique et l'évolution des caractéristiques mécaniques des tôles soudées par faisceau laser. Nous avons développé, sur un code de calcul par élémentsfinis Abaqus, trois modèles numériques. Le modèle thermomécanique, nous a permis de simuler la distribution spatio-temporelle de la température. Dans ce cas, le chargement appliqué est dépendant des paramètres du procédé etdes caractéristiques du faisceau laser et est associé à des conditions aux limites. Pour le modèle mécanique, nous avonsconsidéré un comportement élasto-plastique avec un chargement thermique transitoire, résultat du modèle thermique.Le deuxième modèle thermo-métallurgique nous a permis de simuler les phénomènes d'austénisation pendant la phase de chauffage (modèle de Waeckel) et de prendre en compte les fractions volumiques des phases martensitiques générées par les transformations de phases austénite-martensite lors du refroidissement (modèle de Koistinen-Marburger). Enfin, dans la dernière partie de simulation, nous avons réalisé le couplage thermo-metallo-mécanique. Les résultats obtenus dans la partie précédente, ont été implémentés dans deux modèles mécaniques : le modèle mécanique classique et le modèle mécanique avec prise en compte de la déformation liée aux effets de dilatation métallurgique. Cet effet a été intégré à travers le coefficient de dilatation thermique des phases ferritiques et martensitiques et des fractions volumiques obtenues à partir du modèle thermo-métallurgique. Les résultats ont montré que la répartition des contraintes résiduelles dans la zone de fusion et dans la zone affectée thermiquement sous l'effet de la déformation thermo-métallurgique donne des valeurs supérieures à celles estimées par le modèle élasto-plastique classique.
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Kolegain, Komlan. « Correction de trajectoires d'un robot manipulateur utilisé pour le soudage par friction malaxage ». Thesis, Paris, ENSAM, 2019. http://www.theses.fr/2019ENAM0033/document.
Résumé :
Le procédé de soudage par friction malaxage ou Friction Stir Welding (FSW), est un procédé récent utilisé pour le soudage de pièces métalliques avec différentes applications dans les industries aéronautique, automobile, spatiale et ferroviaire. Les robots industriels sériels peuvent être utilisés comme moyen de soudage FSW mais, à cause de leur rigidité, ils se déforment sous l’effet des forces générées par le procédé. Ceci entraîne une déviation de trajectoire de l’outil de soudage en position et en orientation qui induit des défauts dans le cordon de soudure. Dans ce travail, deux méthodes de correction de déviations ont été développées. La première méthode est basée sur l’estimation des déviations en position et en orientation dans l’espace cartésien à partir des modèles du robot et de déformation élasto-statique des corps et transmissions. Les déviations estimées permettent de développer une approche de programmation de trajectoires adaptées au soudage FSW robotisé. Contrairement aux méthodes d’interpolation linéaire généralement envisagées, cette approche utilise des approximations de trajectoires par des courbes de Bézier ou B-splines. Les validations expérimentales pour des trajectoires complexes, avec un robot Kuka KR500-2MT, ont permis d’obtenir une déviation résiduelle moyenne de l’ordre de 0,3 mm et des cordons de soudure sans défauts. Cette précision de trajectoire atteinte pour le FSW permet de considérer une exploitation industrielle de la solution développée. La deuxième méthode de correction des déviations utilise un asservissement de position en temps réel avec un capteur de profil laser 2D dans la boucle de retour. Deux synthèses de lois de commande ont été explorées pour cet asservissement. Malgré les perturbations externes liées aux contraintes du procédé, les résultats expérimentaux sur des trajectoires de soudage rectilignes et curvilignes montrent une bonne stabilité de l’asservissement et conduisent à une déviation résiduelle moyenne de l’ordre de 0,1 mm. Les intérêts et les difficultés de la mise en œuvre de cette deuxième méthode ont également été mis en exergueFriction Stir Welding (FSW) is a recent process used for welding metallic parts in aerospace, automotive, and railway industries. Serial industrial robots may be used as FSW welding machines, but because of their lack of stiffness, they undergo elastic deformation under the effect of stresses produced by the process. This causes a welding tool path deviation both in position and orientation, which induces defects in the weld seam. In this work, two path correction methods were developed. The first method is based on the prediction of the position and orientation deviations in the cartesian space from robot models and stiffness model of the links and the joints. The knowledge of tool deviations enabled the synthesis of a path programming approach adapted for robotic FSW. Unlike linear interpolation methods often used, this approach is based on approximations of the adapted path by Bézier or B-splines curves. Experimental validations on a Kuka KR500-2MT robot welding complex paths showed an average residual deviation of 0.3 mm and weld seams without defects. The path accuracy achieved makes it possible to consider an industrial exploitation of the developed solution. The second proposed correction method uses position feedback with a 2D laser profile sensor in the feedback loop for real-time measurement of deviations. Two controllers were designed to correct the deviations. In spite of the external disturbances related to the constraints of the process, experimental results obtained on straight and curvilinear welding paths showed the stability of the feedback loop and a mean residual deviation of 0.1 mm was achieved. The interests and difficulties of deploying this second method were also highlighted
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Ferdinand, Cyrille. « Mise en oeuvre et caractérisation d'assemblages soudés par procédés TIG et laser de tôles d'alliages de titane réfractaires ». Phd thesis, Toulouse, INPT, 2005. http://oatao.univ-toulouse.fr/7474/1/ferdinand1.pdf.
Résumé :
L'utilisation des alliages de titane réfractaires pour les composants de structure soumis à des températures croissantes est en pleine expansion dans le secteur aéronautique. Dans le cadre du projet européen HORTIA, visant à développer et concevoir une tuyère d'hélicoptère en alliages de titane réfractaires en associant des procédés novateurs et les contraintes industrielles, ce travail concerne la mise en oeuvre et la caractérisation de tôles en alliages Ti6242 et β21S soudées par procédé TIG et laser CO2. La détermination des caractéristiques mécaniques en liaison avec les transformations métallurgiques relatives aux configurations d'assemblage Ti6242/Ti6242, β21S/β21S et Ti6242/β21S a permis une comparaison rigoureuse des procédés et des matériaux étudiés. L'influence du traitement thermique 600°C/8h sur les relations structures/propriétés mécaniques a également été étudiée afin de prévoir le comportement des assemblages dans les conditions réelles d'emploi.
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Courapied, Damien. « Etude de l’interaction laser matière en régime de confinement par eau avec deux impulsions laser. Application au test d’adhérence par choc laser ». Thesis, Paris, ENSAM, 2016. http://www.theses.fr/2016ENAM0073/document.
Résumé :
Le choc laser est un procédé de plus en plus répandu qui utilise l’énergie laser pour générer des ondes de choc et inclure des effets mécaniques dans les matériaux ciblés. Lorsque l’énergie laser est absorbée par la cible, un plasma d’interaction est créé à la surface du matériau. Ce plasma, lors de sa détente, génère une onde de choc qui se propage. Les travaux effectués dans le cadre de cette thèse s’inscrivent donc dans une démarche globale de compréhension des phénomènes liés à l’interaction laser-matière. Dans le domaine des ondes de choc générées par laser, on peut distinguer deux procédés : Le traitement de surface par choc laser (LSP - Laser Shock Peening) et le test d’adhérence par choc laser (LASAT - LASer Adhesion Technique). Aujourd’hui la question se pose sur les limitations des procédés de choc par laser et sur les solutions à mettre en place pour pallier à ces limitations. Des idées sur l’amélioration des confinements, comme substitution à l’eau, ou encore l’optimisation des revêtements protecteurs ont été proposées. Par ailleurs, au cours de ces travaux de thèse, l’utilisation de deux impulsions laser a permis, dans le cas du procédé LASAT, l’optimisation de la traction générée aux interfaces des multimatériaux et ainsi de rendre le procédé plus robuste. De plus, dans le cas du procédé LSP, les aspects de rentabilité liés à la cadence de traitement ont été étudiés. Finalement, que ce soit pour les décalages en temps faibles (entre 0 et 1000 ns) ou bien les décalages importants (entre 200µs à 200ms), l’étude des phénomènes liés à l’interaction laser-matière a permis de franchir certaines limitations pour les deux procédésThe laser shock wave generation is a novel process becoming more and more common. The shock waves are used to generate mechanicals effects in the sample. The laser absorption results in the creation of a plasma at the surface. This plasma during its expansion creates a shock wave propagating through the sample. This work aims to study the various phenomena involved in the laser-matter interaction. In the field of laser generated shock waves, two different processes exist: the Laser Shock Peening (LSP) and the LASer Adhesion Technique (LASAT). The new challenge deals with the limitations of those processes and the solutions to be setting up to improve them. Some ideas concerning the confinement improvement as water substitution or thermal coatings optimization are suggested in this work. Moreover, the use of double delayed laser pulses allows, for LASAT, the location of main tensile stresses near interfaces. However, for LSP, some aspects dealing with the profitability linked to the peening rate are investigated here. Last but not least, whether the very short (0 to 1000 ns) or very long delays (from 200µs to 200ms), the study of the laser-matter interaction phenomena allows to overcome some limitations for both laser shock processes
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KIELWASSER, MATHIEU. « Soudage par faisceau laser de toles revetues analyse des processus physiques et des conditions de mise en uvre de solutions ». Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 1999. http://www.theses.fr/1999STR13239.
Résumé :
L'etude presentee dans ce memoire concerne le soudage laser de toles revetues. Ce procede n'est pas stable dans une configuration de toles sans interstice. Le cordon realise dans ces conditions est poreux et peut presenter de nombreux defauts. Ce travail a eu comme objectif d'expliquer les phenomenes physiques survenant lors de ce type de procede afin d'enoncer des solutions possibles pour parvenir a realiser un cordon sans defauts. Ainsi, l'approche utilisee debute par une description precise du phenomene d'ejection, afin de minimiser le nombre d'hypotheses. Elle est basee sur l'observation du procede de soudage a l'aide de cameras rapides du capillaire et du bain metallique. Cette analyse du procede de soudage dans les modes pulses et dans le mode continu a mis en evidence de nouveaux phenomenes propres a chaque mode et des caracteristiques communes. Les deformations du capillaire et du bain metallique sont particulierement etudiees et par la suite modelisees afin de comprendre les mecanismes d'ejection et d'evaluer un ordre de grandeur des forces mises en jeu. Les diverses observations et analyses theoriques ouvrent de nouvelles perspectives pour la mise en uvre de nouvelles solutions utilisant l'adaptation du train d'impulsions et la mise en forme de faisceau. Ces procedes peuvent ameliorer la stabilite du procede de soudage laser en general.
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Robert, Yannick. « Simulation numérique du soudage du TA6V par laser YAG impulsionnel : caractérisation expérimentale et modélisation des aspects thermomécanique associés à ce procédé ». Paris, ENMP, 2007. http://www.theses.fr/2007ENMP1467.
Résumé :
Les procédés de soudage conduisent à des modifications de microstructure et induisent des contraintes et distorsions résiduelles jouant un rôle important sur la tenue mécanique des assemblages. Cette étude a pour objectif la modélisation des phénomènes thermomécaniques liés à l’opération de soudage du TA6V, ce qui implique d’identifier et de modéliser les sollicitations thermiques imposées par le soudage, le comportement métallurgique et thermomécanique du matériau. L’étude thermique et métallurgique a permis de montrer les principales évolutions de phases de l’alliage, durant le soudage laser. Ainsi, en première approximation, nous pouvons considérer que 3 phases distinctes sont à prendre en compte dans le calcul thermomécanique (la phase α, la phase β et la phase α’). Afin de caractériser les phases ou mélange de phase en présence, des essais thermomécaniques sont réalisés pour diverses températures et conditions de déformation. Concernant le choix du modèle numérique, on adopte pour chacune des phases un modèle à variables internes de type Lemaître et Chaboche avec écrouissage cinématique non linéaire, un critère de plasticité de type Von Mises et une loi d’écoulement viscoplastique de type Norton, couplé à une loi de transition d’échelle. L’identification de chaque phase se fait par méthode inverse, à partir des essais thermomécaniques, grâce au module d’optimisation de ZéBuLoN. La loi de localisation choisie est basée sur un modèle polycristallin en β qui permet le passage du comportement microscopique de chaque phase au comportement macroscopique de l’ensemble. La validité de ce modèle décrit précédemment passera par la définition d’un essai expérimental représentatif des différents phénomènes rencontrés lors de l’opération de soudageThis work is a part of study which goal is to realize a computer modelling of the thermomechanical phenomena occurring during the YAG pulse laser welding of titanium alloy (TA6V). The filet welding has different heterogeneities (microstructural and mechanical). In fact, the temperature causes microstructural changes (phase transformations, precipitation…) and modifies the mechanical properties. Thermomechanical modelling has thus to be established for the welding of TA6V. In this study, we focus on the identification of the different phase transformations occurring during the welding, during the heating and the cooling. Then we define the conditions for which the mechanical behavior of these different phases has to be characterized in order to obtain the residual stresses and the residual strains of this welded part. A thermometallurgical and mechanical modelling will thus be proposed for the YAG pulse laser welding of TA6V. The behavior of material after laser welding can be described by three fundamental data (field of temperature, metallurgical state and fields of stress/strain). We have identified and modelled the different phenomena and several stages are to be considered : Determination of the metallurgical phase transformations during the deposit of energy and the cooling ; Experimental Characterization of the mechanical behavior of each phase under the purposeful conditions of temperatures and strains ; Modeling of the thermomechanical behavior by a thermo-elasto-viscoplastic law integrating phase transformation, in order to quantify the strains and the residual stresses observed in the assemblies ; Validation of the model with a welding instrumented test
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Julan, Emricka. « Simulation numérique du choc laser pour la mise en compression en présence de l'état initial dû au soudage ». Palaiseau, Ecole polytechnique, 2014. https://theses.hal.science/tel-01111205/document.
Résumé :
Les traitements de mise en compression, comme le choc laser, offrent la possibilité de réduire la contrainte de traction ou générer des contraintes de compression afin d’empêcher l’amorçage de fissures ou de ralentir leur propagation en particulier dans les zones soudées où il existe une contrainte de traction. Ce traitement peut être appliqué sur certains composants métalliques pour la prévention de la corrosion sous contrainte de l’Inconel 600 et de la fatigue thermique à grand nombre de cycles des aciers inoxydables. L’objectif principal de la thèse était de développer les capacités en modélisation nécessaires à la maîtrise de la simulation numérique de la mise en compression par le choc laser, afin de mieux comprendre cette technique de traitement de surface. Dans un premier temps, des modèles numériques axisymétriques et 3D, en mono et multi impacts ont été développés dans les codes de calcul Code_Aster et Europlexus. Ces modèles ont pu être validés à partir d’essais expérimentaux réalisés au laboratoire PIMM-ENSAM. Une identification des paramètres de la loi de Johnson-Cook a été réalisée à grande vitesse pour l’Inconel 600. Par ailleurs un nouvel essai expérimental a été proposé qui valide le caractère isotrope de l’Inconel 600 à grande vitesse de déformation. Une modification de cette loi a également été proposée pour prendre en compte différemment la sensibilité à la vitesse de déformation. Dans un second temps, une étude sur l’effet d’un état initial de soudage sur les contraintes résiduelles après application du choc laser a été faite. Nous avons pu conclure que cet état initial n’a pas une forte influence sur les contraintes résiduelles finales. Enfin, une étude qualitative sur l’effet de l’écrouissage induit par le choc laser sur la durée de vie en fatigue des aciers inoxydables a été réalisée, qui montre l’avantage du choc laser sur le grenaillage par la création d’un moindre écrouissageSurface treatments as laser shock peening offer the possibility to reduce tensile stresses or to generate compressive stresses in order to prevent crack initiation or reduce crack growth rate in particular in the areas where tension weld residual stresses are present. Laser shock peening may be applied on different metallic components to prevent stress corrosion cracking of Inconel 600 and high cycle thermal fatigue of austenitic stainless steels. The main aim of the PhD thesis is to develop the numerical simulation of laser peening. In the first section, axisymetrical and 3D numerical models for one or several pulses have been developped in Code_Aster and Europlexus softwares. These models were validated by experimental tests carried out in PIMM-ENSAM laboratory. Parameters identification of Johnson-Cook constitutive law was carried out for Inconel 600 at high strain rates. Moreover a new test was proposed which allowed proving the isotropic behavior of Inconel 600 at high strain rates. A modification of the Johnson-Cook constitutive law was also proposed, to take into account in a new way the sensitivity of the law to high strain rates. The second section of the thesis concerns a study on the effect of an initial state of welding on residual stresses after application of laser peening. We could conclude that this initial state has no strong influence on final residual stresses. Finally, a qualitative study on the effect of strain hardening induced by laser peening on fatigue life of stainless steels was undertaken, which shows the advantage of laser peening on shot peening due to smaller strain hardening created by laser peening
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Kamotesov, Sergkei. « Transmission d’énergie par induction électromagnétique en plastronique 3D ». Thesis, Lyon, 2019. http://www.theses.fr/2019LYSE1353.
Résumé :
L’objectif de la thèse est d’évaluer l’intérêt de la plastronique 3D dans le domaine de la transmission d’énergie à distance par induction électromagnétique (TEDIM). En effet, la TEDIM est actuellement basée sur des inductances planes, qui n’autorisent un transfert d’énergie entre émetteur et récepteur que sur une courte à moyenne distance, à condition de plus qu’elles soient alignées. Dans ce manuscrit est étudié le cas particulier de récepteurs de forme 3D disposés à l’intérieur d’une boite émettrice de 50 cm de côté comportant 4 inductances émettrices. Différents récepteurs avec des inductances plastroniques ont été étudiés en abordant les questions suivantes : résonance des inductances plastroniques à 6,78 MHz, dimensionnement et forme en 3D. Ainsi, un récepteur en plastronique de forme quasi-sphérique (Ø 8 cm) a été fabriqué par impression 3D, structuration laser directe, métallisation autocatalytique et électrodéposition. Celui-ci a été doté de 3 inductances réceptrices solénoïdes en plastronique et disposées orthogonalement sur les équateurs ayant chacune un facteur de qualité supérieur à 129 ±10. Les résultats expérimentaux sont les suivants : (1) le récepteur reçoit jusqu'à 4,33 W avec un rendement de 15,8 % au centre de la boite, et (2) lorsque l’on fait varier la position et l’orientation du récepteur dans la boite, la disposition des inductances permet, dans une large mesure, de moyenner la puissance reçue. En conclusion, la plastronique permet d’intégrer, relativement aisément, des inductances autorisant une TEDIM, dans les habillages d’appareils électroniques, à la manière des antennes électromagnétiques intégrées par plastronique dans les téléphones intelligents. Ces inductances peuvent épouser la forme 3D de ces habillages, ce qui permet de concevoir des récepteurs et émetteurs omnidirectionnelsThe objective of this thesis is to evaluate the interest of 3D molded interconnect devices technologies 3D-MID for wireless power transfer (WPT) through electromagnetic induction. WPT systems mostly uses planar coils that allows transfer between receiver and emitter at low and mid-range distance, at the condition that they are well aligned. We studied a specific case with a 3D receiver enclosed in a half meter box with 4 emitting inductors on 4 sides. Three questions were examined: the magnetic resonance of 3D-MID inductors at 6.78 MHz, their dimensions and their 3D shape. The nearly spherical shape 3D-MID receiver (Ø 8 cm) was 3D printed, activated with laser direct structuring (LDS), autocatalytic metallization and electroplating. It has 3 solenoid receiving inductors, each with quality factor above 129 ±10, placed orthogonally on the equators. The experimental results show: (1) the receiver is able to receive 4.33 W at 15.8 % efficiency in the middle of the box and (2) that we can change position and orientation of the receiver in the box, the placement of the inductors allows, in a widely meaning, to mean the received power. In conclusion 3D-MID allows to integrate, relatively easily, inductors for WPT, in the casing of electronics devices, in the same way as for 3D-MID electromagnetic antennas in smartphones. These inductors can 3D-shape the casing, which will allow the design of omnidirectional receivers
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Tkachenko, Iuliia. « Contribution à la compréhension et à la modélisation des phénomènes physiques se produisant lors d'un assemblage par procédé hybride laser-arc ». Thesis, Dijon, 2015. http://www.theses.fr/2015DIJOS012.
Résumé :
Ces travaux présentent une recherche sur la physique du soudage hybride. La revue littéraire décrit les principaux processus physiques se produisant au cours de la combinaison Laser-arc, les principales réalisations et les problèmes rencontrés lors de l'analyse de ces processus. Les processus ont été étudiés pendant l'assemblage de matériaux de fortes épaisseurs. Deux configurations ont été utilisées. La première est le soudage d’un acier Superduplex en un seul passage, par Laser et arc distanciés. La seconde configuration est le soudage multipasse de l'acier 18MND5, où le faisceau Laser défocalisé intercepte le plasma d'arc électrique. Avec l'aide de la planification d'expérience, l'imagerie vidéo rapide, l'enregistrement des signaux électriques, la détermination de la température et des distorsions de l’assemblage ont permis d’expliquer le rôle de chaque source thermique et l'influence de leur combinaison sur la création du bain fondu, l'identification du mode de transfert métallique et la répartition de la chaleur dans la plaque soudée. Les relations entre les signaux électriques et la géométrie de l'arc, les dimensions du bain et la distribution de chaleur sont analysées à différentes échelles de temps. L'analyse thermique présentée montre que l'hypothèse de stationnarité, qui est largement utilisé par les simulateurs, est vraie seulement sur une courte période et pour une longueur donnée de soudure. L’analyse macrographique montre, quant à elle, l'effet de la variation des paramètres d'entrée sur la structure et la géométrie de la soudureAn investigation on hybrid welding physics is presented in the current work. A literature review describes main physical processes occurring during Laser-arc combination and shows main achievements and problematics met during process analysis. Physical processes were studied during joining of very thick materials. Two configurations were used. The first configuration is welding of Superduplex steel in one pass by Laser and arc that are far apart. The second configuration is multipass welding of 18MND5 steel, where defocused Laser beam intercepts arc plasma. With a help of experiment’s design, fast video imaging, electric signals recording, determination of temperature and workpiece distortion, were explained the role of each thermal source and influence of their combination on arc behaviour, molten pool creation, metallic drop transfer evaluation and heat distribution into welded plates. The relationships between electric signals and arc geometry, bath dimensions and heat distribution have been analyzed at various time scales. Thermal analysis, presented in this work, shows that hypothesis of stationarity, which is commonly used in numerical modelling, is true only during a short welding period and for a given weld length. Macrographic analysis shows effect of input parameters variation on weld’s structure and geometry
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POUEYO-VERWAERDE, ANNE. « Etude des processus physiques du soudage de cibles metalliques par un laser co2 continu de puissance : interaction laser-plasma et couplage thermique en regime de capillaire profond ». Paris 11, 1994. http://www.theses.fr/1994PA112241.
Résumé :
L'evolution croissante des applications des lasers de puissance dans l'industrie de transformation des metaux doit etre accompagnee du developpement parallele d'etudes permettant d'ameliorer notre connaissance des phenomenes physiques mis en jeu dans un processus d'interaction laser-matiere. L'etude presentee ici concerne le soudage par laser. Les objectifs fixes initialement ont ete d'approfondir nos connaissances sur la formation du plasma (seuils d'intensite d'ionisation de la vapeur et temps de formation du plasma), son influence en surface sur le faisceau laser (absorption et refraction du laser selon differentes conditions operatoires), les processus d'absorption a l'interieur du keyhole (effet de type fresnel et par bremsstrahlung inverse) et les effets des parametres operatoires (vitesse de soudage, pression ambiante, polarisation du faisceau) sur le resultat final. Une modelisation originale et realiste du keyhole et du depot de puissance a l'interieur de la cible permet d'expliquer les experiences. Une quantification des differents processus d'absorption est egalement avancee
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Robert, Yannick. « Simulation numérique du soudage du TA6V par laser YAG impulsionnel : caractérisation expérimentale et modélisation des aspects thermomécaniques associés à ce procédé ». Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2007. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00003117.
Résumé :
Les procédés de soudage conduisent à des modifications de microstructure et induisent des contraintes et distorsions résiduelles jouant un rôle important sur la tenue mécanique des assemblages. Cette étude a pour objectif la modélisation des phénomènes thermomécaniques liés à l'opération de soudage du TA6V, ce qui implique d'identifier et de modéliser les sollicitations thermiques imposées par le soudage, le comportement métallurgique et thermomécanique du matériau. L'étude thermique et métallurgique a permis de montrer les principales évolutions de phases de l'alliage, durant le soudage laser. Ainsi, en première approximation, nous pouvons considérer que 3 phases distinctes sont à prendre en compte dans le calcul thermomécanique (la phase a, la phase ß et la phase a'). Afin de caractériser les phases ou mélange de phase en présence, des essais thermomécaniques sont réalisés pour diverses températures et conditions de déformation. Concernant le choix du modèle numérique, on adopte pour chacune des phases un modèle à variables internes de type Lemaître et Chaboche avec écrouissage cinématique non linéaire, un critère de plasticité de type Von Mises et une loi d'écoulement viscoplastique de type Norton, couplé à une loi de transition d'échelle. L'identification de chaque phase se fait par méthode inverse, à partir des essais thermomécaniques, grâce au module d'optimisation de ZSeT/ZMaT. La loi de localisation choisie est basée sur un modèle polycristallin en ß qui permet le passage du comportement microscopique de chaque phase au comportement macroscopique de l'ensemble. La validité de ce modèle décrit précédemment passera par la définition d'un essai expérimental représentatif des différents phénomènes rencontrés lors de l'opération de soudage.
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Hamie, Abbas. « Étude des régimes thermohydrodynamiques du procédé d'oxycoupage assisté par laser ». Thesis, Paris, ENSAM, 2018. http://www.theses.fr/2018ENAM0064/document.
Résumé :
La découpe par laser assisté par oxygène est une opération largement utilisée dans le milieu industriel. Elle est connue par sa rapidité des opérations de découpe, par son efficacité et par sa bonne qualité de coupe. Mais nécessite actuellement d’être réalisée dans des milieux fermés et bien sécurisé. Le secteur de démolition s’intéresse cette technique conventionnelle de découpe pour remplacer la découpe par pince mécanique ou par chalumeau suivant les configurations de chantier de déconstruction. Au regard des besoins opérationnels et à la faisabilité du procédé une fenêtre technologique est accessible nécessitant peu de puissance laser et limitant de dispositif de sécurité associé. Cette thèse a pour objectif d’établir les configurations minimums correspondant à l’initiation de la découpe, de dresser une cartographie du procédé en termes de régime thermohydrodynamique, et de comprendre quels sont les mécanismes qui pilotent le procédé. Grâce à ces travaux il a été montré notamment que la combustion peut s’amorcer en phase solide, et que la température de surface de la phase liquide est constante au cours du procédé vers 2150KOxygen-assisted laser cutting is a widely used processed. It is well-known for its high efficiency in both the cutting speed and quality. Nonetheless, this technique requires highly secured closed environments. Currently, the dismantling industry sees this process as a way to replace more traditional cutting techniques such as blowtorches or pliers. However, to be used in such fields, the security setup needs to be less constraining, hence the energy source power is limited. This study aims at efficiently reducing the energy requirements through a better understanding of thermodynamics phenomenon as well as a deeper comprehension of the physical phenomenon driving the process. This work showed that the combustion can be initiated in solid phase and the temperature of the liquid phase during cutting process is about 2150K
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Sarre, Benjamin. « Influence du soudage laser Nd˸YAG sur les propriétés métallurgiques et mécaniques de l'alliage de titane TA6V ». Thesis, Troyes, 2018. http://www.theses.fr/2018TROY0019.
Résumé :
Le soudage est une opération consistant à assembler deux ou plusieurs pièces afin d’assurer la continuité d’une structure. Toutefois, l'opération de soudage n'est pas sans conséquence pour le matériau cible. En effet, l'état métallurgique et mécanique de ce dernier est profondément affecté. Cette étude vise à une meilleure compréhension de l'influence du procédé de soudage sur l'état métallurgique et mécanique de l'alliage de titane TA6V. L'état métallurgique de la liaison soudée a été caractérisé. Ces analyses ont mis en évidence un fort gradient de microstructure entre la zone fondue et le métal de base. Ces évolutions engendrent des contraintes résiduelles. Ces dernières ont été évaluées par le biais de la diffraction des rayons X. Une campagne d'essais a été réalisée à l'ESRF (ligne BM02). Les champs de contraintes ont été comparés aux prédictions d'un modèle de comportement mécanique. Les évolutions de microstructure sont également la source d'un gradient de propriétés mécaniques. Le comportement mécanique des liaisons soudées a été étudié. La zone fondue présente des caractéristiques mécaniques supérieures à celles du métal de base. La rupture intervient au sein de ce dernier, malgré la présence de défauts dans la zone fondue. Les résultats ont été comparés au modèle de Gurson-Tvergaard-Needleman. Le modèle permet de restituer de façon très satisfaisante le comportement mécanique des liaisons soudéesWelding operation consists of assembling two or more pieces to ensure the continuity of a structure. The resulting assembly may withstand mechanical loads. However, the welding operation modifies the state of materials. In other words, the metallurgical and mechanical behaviour of the latter is deeply affected. This work aims to better understand the influence of welding on the metallurgical and mechanical behavior of the Ti-6Al-4V titanium alloy. Comprehensive metallurgical analyses of the welded joint are carried out and reveal a sharp and strong microstructure gradient between the fusion zone and the base metal. Several residual stress fields are quantified by X-ray diffraction analyzes. Those residual stress fields are then compared with finite element simulations of the welding of a Ti-6Al-4V titanium alloy. The simulation are based on a weakly coupled model that accounts for temperature, stresses and phase transformations. The failure behaviour of the welded joint is studied. An overmatch was highlighted with mechanical tests. The fracture finally occurs in the base metal despite the presence of defects in the fusion zone. A Gurson-Tvergaard-Needleman approach is carried on. The mechanical parameters are quantified from mechanical tests on homogeneous samples of base metal and of a representative microstructure of the welded joint, which has been obtained from heat treatments. The model are in good agreement with mechanical tests
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Lu, Jian. « Mesure de la distribution des contraintes résiduelles par la méthode du trou incrémentale ». Compiègne, 1986. http://www.theses.fr/1986COMPD045.
Résumé :
Jusqu’à ces dernières années, la méthode du trou ne pouvait être utilisée que dans le cas où les contraintes résiduelles sont homogènes dans l’épaisseur du matériau. Des développements récents ont montré que les déformations mesurées à la surface pendant un perçage incrémental pouvait être liées à la distribution des contraintes résiduelles. Un logiciel utilisant la méthode des éléments finis a été mis au point pour calculer les coefficients de calibration de la méthode du trou. Il permet de modéliser les matériaux isotropes et les matériaux multicouches. Un autre problème de la méthode est le choix de méthodes de perçage. Deux systèmes ont été étudiés : un système ultra-rapide à air-turbine et un système sur fraiseuse conventionnelle. La sensibilité de la méthode a été évoquée. La nouvelle méthode du trou incrémentale a été appliquée sur les pièces grenaillées, trempés, soudées, cémentées, rectifiées. Les résultats obtenus par la méthode du trou ont été comparés avec ceux de la méthode de diffraction par rayon X et la méthode de la flèche avec succès.
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Relave, Sébastien. « Caractérisation et prédiction de la microstructure obtenue par fabrication additive. Application aux aciers inoxydables ». Thesis, Lyon, 2020. http://www.theses.fr/2020LYSEM003.
Résumé :
Dans la famille des procédés de fabrication additive, le procédé laser beam melting (LBM) permet la conception de formes complexes par une méthode de construction couche par couche, à partir d’un lit de poudre. La compréhension des mécanismes de solidification mis en jeu lors de la fabrication est encore trop peu maitrisée pour une optimisation du procédé LBM Ainsi cette étude a pour objectif d’optimiser les caractéristiques des composants issus du procédé LBM. Pour parvenir à notre but, cette étude a été découpée en deux parties : la première a porté sur l’étude de l’influence des paramètres procédés et de la composition d’alliage sur la microstructure des échantillons fabriqués par LBM, tandis que la seconde concernait le développement d’un modèle thermique visant à prédire la microstructure. Au cours de cette étude, des analyses microstructurales et mécaniques ont été menées sur des pièces 3D en acier 316L, construites en faisant varier les paramètres procédés et la composition des poudres. Cette partie a pu mettre en évidence l’influence non négligeable de la composition chimique sur le chemin de solidification de l’alliage, impactant directement la microstructure de solidification donc indirectement, les propriétés mécaniques. Parallèlement à cette étude, le modèle thermique développé a permis d’identifier la structure de solidification et d’estimer la forme et la taille de la zone fondue, en fonction des paramètres procédés utilisés dans la première partie. La compréhension approfondie du mécanisme de solidification rencontré lors du procédé LBM, permet d’émettre des recommandations sur les compositions de la nuance 316L la plus adaptée à ce procédéThe laser beam melting (LBM) is an additive manufacturing process that allows the production of complex samples trough a layer-by-layer melting of the powder bed by the laser beam. In the most of the studies, the solidification mechanisms were not studied in details. However, from scientific and practical point of view, it is necessary to study and to describe these mechanisms which can help to optimize the mechanical properties of LBM samples. The purposes of this study were to analyse the influence of process parameters and the powder chemical composition on the microstructure of manufactured parts and to develop a numerical simulation model capable to predict the microstructure of the part after material solidification. In this work, the microstructure and mechanical properties of 316L alloy LBM samples were analysed in dependence on the process parameters and the chemical composition of the powders. The results obtained during the study showed the significant influence of the chemical composition of the powder on the sample microstructure for the same process parameters. It was found that the chemical composition impacts the solidification path of the alloy, the latter can give different microstructure and therefore different mechanical properties. Meanwhile, thanks to thermal model developed, the solidification structure and the shape and size of the melting pool have been identified, according to the process parameters used for the experiment part. Finally, the link between the microstructure observed and the microstructure predicted by the model have been settled, leading to a deeper understanding of the solidification mechanism encountered during the LBM process