Étude de la contribution des flux activants en soudage A-TIG : application de la silice au soudage de différents métaux et alliages

par Guillaume Rückert

Thèse de doctorat en Génie mécanique

Sous la direction de Surendar Kumar Marya et de Bertrand Huneau.

Soutenue en 2005

à Nantes .


  • Résumé

    Le procédé TIG (Tungsten Inert Gas), couramment employé en industrie, permet d’obtenir des soudures d’excellente qualité à partir d’une source thermique d’origine électrique stable. Cependant le rendement de ce procédé est fortement limité par les pertes importantes de l’arc électrique, ce qui conduit à la formation de joints soudés peu pénétrés. Ce travail traite de l’application de flux activants pour améliorer la morphologie des joints soudés. Le soudage A-TIG (Activated-TIG) permet, en effet, d’augmenter fortement la pénétration du bain de fusion par le dépôt de flux activant en surface des pièces à assembler. La soudabilité de la plupart des nuances métalliques, limitée à des épaisseurs inférieures à 3mm en soudage autogène mono passe, peut atteindre 6 à 8 mm selon les nuances. La première partie de l’étude est consacrée à l’optimisation du dépôt de flux activant. A partir d’essais expérimentaux, la silice est sélectionnée en tant que flux activant pour le soudage de l’acier inoxydable 304L. L’influence des paramètres de son dépôt est étudiée dans le but d’obtenir des performances optimisées. En complément, une étude de caractérisation métallurgique et mécanique est menée pour qualifier les zones fondue (ZF) et affectée thermiquement (ZAT) de l’ensemble mécano-soudé. En particulier, la participation d’éléments issus du flux activant dans le bain de fusion entraîne des modifications chimiques et métallurgiques. Leur identification renseigne sur les limitations de l’application des flux activants. A partir des paramètres optimisés, l’application de la silice est étendue au soudage de quatre métaux et alliages d’usage courant (acier bas carbone, titane commercialement pur, aluminium commercialement pur, cuivre électrolytique). L’objectif de cette partie est de mettre en évidence les mécanismes d’activation du flux en fonction des conditions de soudage et des propriétés des matériaux soudés. Enfin, la contribution de la silice est modélisée par deux actions distinctes ; un effet de constriction de l’arc électrique ainsi qu’une inversion des courants de Marangoni. Des modèles analytiques simples sont proposés à partir des interprétations expérimentales et implémentés dans Femlab.


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Informations

  • Détails : 1 vol. (185 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliographie p. 169-175

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  • Bibliothèque : Université de Nantes. Service commun de la documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2005 NANT 2098
  • Bibliothèque : Ecole centrale de Nantes. Médiathèque.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TH 2138
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