Spectrometrie d'emission infrarouge de metaux : application a la pyrometrie en vue du controle en soudage laser

par THIERRY DUVAUT

Thèse de doctorat en Sciences appliquées

Sous la direction de Jean-Louis Beaudoin.

Soutenue en 1994

à Reims .

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  • Résumé

    Le but de ce travail est la mesure de la temperature d'un materiau metallique soude en vue de l'etude de sa cinetique de refroidissement en phase solide. Compte tenu des contraintes du procede, une methode non intrusive, rapide est indispensable. Nous avons donc developpe une methode de pyrometrie multispectrale. Dans un premier temps, nous avons aborde la modelisation d'un cordon de soudure. Les resultats obtenus ont confirme la rapidite de la cinetique de refroidissement en phase solide pour un materiau metallique. Les proprietes emissives du metal ainsi que sa temperature sont evolutives avec le process et ne peuvent etre connues a priori. La pyrometrie multispectrale permet de pallier cette difficulte: d'une part les mesures de l'emission thermique sont faites simultanement sur n domaines spectraux, d'autre part des techniques d'identification de parametres permettent d'effectuer l'ajustement des n mesures a l'aide d'un modele physique ou empirique, et donc d'identifier simultanement la temperature et l'emissivite directionnelle spectrale du materiau. Nous avons adapte cette methode a une gamme de temperatures allant de 500 k a la temperature de fusion-solidification du materiau metallique considere. Nous avons tout d'abord effectue une etude concernant l'optimisation de la plage spectrale de travail, comprenant une discussion precise du rapport signal sur bruit effectivement realisable. Nous avons ensuite teste cette methode de pyrometrie multispectrale a l'aide de valeurs experimentales simulees. Le choix du modele d'emissivite, l'influence de la methode d'ajustement et du nombre de voies spectrales sont alors discutes. L'appareillage definitif fera appel a un spectrometre muni d'une barrette multi-detecteurs. Au stade de l'etude de faisabilite, nous utilisons un spectrometre infrarouge moyen a balayage et un detecteur mct unique. Divers types d'echantillons metalliques ont ete etudies (aciers, titane, aluminium). Pour chacun d'eux, les resultats font apparaitre des ecarts absolus inferieurs a 10 k entre la temperature identifiee et la temperature mesuree avec un thermocouple, pour les modeles theoriques les plus adaptes


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Informations

  • Détails : 346 P.
  • Annexes : 164 REF.

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