LogoLogo

Mougenot, Jonathan. Modélisation de l'interaction entre un arc électrique et matériau : application au soudage TIG

Mougenot, Jonathan (2013). Modélisation de l'interaction entre un arc électrique et matériau : application au soudage TIG.

[img]
Preview
PDF - nécessite un logiciel de visualisation PDF comme GSview, Xpdf or Adobe Acrobat Reader
5Mb

Résumé en francais

Les plasmas thermiques sont utilisés dans de nombreuses applications industrielles. Dans le soudage à l'électrode réfractaire (ou soudage TIG), un arc électrique est établi dans un gaz inerte entre une électrode en tungstène et les pièces métalliques à souder. Le plasma thermique, créé par l'arc, transfère son énergie au métal entrainant la création d'une zone fondue et un dégagement de vapeurs métalliques. Ce travail porte sur la modélisation d'un arc électrique en interaction avec une pièce d'acier afin de prédire le comportement dynamique et l'état thermique de la zone fondue et du plasma. Dans cette optique, un modèle instationnaire et tridimensionnel couplant le plasma (à l'ETL), le métal (liquide et solide) et prenant en compte les vapeurs métalliques produites a été développé à partir du code de calcul numérique @Saturne. Distribué en licence GPL par EDF, le code est basé sur la méthode des volumes finis pour résoudre les équations magnéto-hydrodynamiques des fluides traversés par un courant électrique. Plusieurs modifications du code ont été nécessaires afin de prendre en compte l'interfaçage entre le plasma et le matériau ainsi que la résolution des phénomènes physiques dans la zone fondue. Le modèle a été appliqué pour des arcs d'argon et d'Arcal 37 (70%He-30%Ar) en interaction avec un acier inoxydable AISI304. Il permet de prédire les dimensions de la zone fondue, l'influence des forces sur la distribution des vitesses dans le métal (notamment l'importance de l'effet Marangoni), l'impact du changement de la nature du gaz plasmagène et l'effet des vapeurs métalliques. Ces résultats sont une première étape vers la compréhension et l'optimisation des différents paramètres opératoires intervenant sur le procédé de soudage TIG.

Sous la direction du :
Directeur de thèse
Gonzalez, Jean-Jacques
Freton, Pierre
Ecole doctorale:Génie électrique, électronique, télécommunications (GEET)
laboratoire/Unité de recherche :Laboratoire PLAsma et Conversion d'Energie (LAPLACE), UMR 5213
Mots-clés libres :Arc électrique - Plasma thermique - Soudage TIG - Modélisation numérique - Code Saturne - Marangoni - Vapeurs métalliques - Gaz inerte - Bain métallique
Sujets :Sciences de l'ingénieur
Déposé le :31 Mar 2014 11:04