Etude du comportement du capillaire en régime de soudage laser forte pénétration

Dynamical description of the keyhole behaviour in deep penetration laser welding

• Auteur / Autrice : Karim Chouf
• Direction : Rémy Fabbro
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2002
• Etablissement(s) : Paris 13

Mots clés

Mots clés contrôlés

Chaos (théorie des systèmes)

Soudage laser

Résumé

Le comportement du capillaire de soudage laser est habituellement représenté de manière stationnaire. Toutefois, les limites d'une telle représentation sont rapidements atteintes. Depuis peu, de nouvelles descriptions traitant le comportement du capillaire de manière dynamique sont disponibles dans la littérature. Ce travail de thèse s'inscrit dans la continuité de ces nouveaux travaux et propose un modèle bi-dimensionnel qui décrit l'évolution spatio-temporelle des parois du capillaire en fonction des principaux paramètres opératoires (intensité laser incidente Ilas, vitesse de soudage Vs, métal. . . ) Ce modèle repose sur la notion de vitesse de pénétration Vp de l'interface irradiée sous l'action de la pression d'ablation. Lorsqu'on combine les effets des vitesses Vp et Vs, le front avant du capillaire s'incline et adopte une position d'équilibre stationnaire sur toute sa longueur. La profondeur de pénétration du capillaire dépend directement des valeurs de Llas, Vs et Vp, mais aussi des réflexions du faisceau laser incident. Le rôle des réflexions du faisceau dans le capillaire est présenté comme un facteur important intervenant aussi bien sur l'inclinaison du front avant, la profondeur de pénétration et la stabilité de la paroi arrière qui soutient le bain de fusion. La mise en place d'une procédure de suivi de rayons dans le code de calcul permet de traiter distinctement l'ensemble des effets induit par ces réflexions sur les parois avant et arrière du capillaire. Le suivi des trajectoires des rayons permet d'établir précisément la distribution d'énergie laser le long des parois et les pressions de recul associées qui provoquent leurs déplacements. Une étude particulière de la paroi arrière montre que contrairement au front avant, cette dernière n'est pas stationnaire dans sa globalité. Seule une distribution de l'irradiation laser singulière peut la rendre stationnaire. Une telle distribution est obtenue lors de l'utilisation de tache focale oblongue ou bi-spot.