Étude de l'influence des conditions interfaciales dans le soudage par point de tôles d'acier revêtues

par Rija, Nirina Raoelison

Thèse de doctorat en Sciences pour l'ingénieur

Sous la direction de Tahar Loulou.

Soutenue en 2010

à l'Université européenne de Bretagne .


  • Résumé

    Dans cette étude, on s’intéresse à l’influence des phénomènes interfaciaux dans le soudage par résistance par point de tôles d’acier revêtues soudées avec des électrodes à face active convexe. Un modèle numérique électrothermométallurgique-mécanique (ETMM) permettant de rendre compte des phénomènes physiques couplés dans la matière et aux interfaces est mis en œuvre. Un travail important de modélisation du contact électrothermique a été entrepris, visant à bien expliciter les phénomènes impliqués, à démontrer les insuffisances des modèles existants, et à proposer un modèle pertinent rendant bien compte des spécificités du type de contact dissipatif qui prévaut dans le procédé. Le rôle du revêtement de zinc sur les conditions interfaciales a été analysé. A l'échelle microscopique, le revêtement réduit fortement les résistances de contact. A l'échelle macroscopique, le revêtement fond et est chassé à la périphérie du contact mécanique pour élargir la surface de contact électrothermique, notamment à l’interface tôle/tôle. Un calcul ETMM sans effet du zinc sur l’élargissement de la surface de contact électrothermique, donne malgré cela, de bonnes tendances de développement du noyau; ceci à condition que les valeurs des résistances de contact soient pertinentes et que leurs évolutions traduisent correctement l’effet du revêtement à l’échelle microscopique. Le modèle ETMM donne en outre de bonnes tendances de cinétiques thermiques et de résistance dynamique numériques. In fine le modèle ETMM a été utilisé avec succès pour prédire numériquement la soudabilité opératoire d’un assemblage dissymétrique de deux tôles, de nuance et d’épaisseur différentes.

  • Titre traduit

    Analysis of effect of interfacial conditions in resistance spot welding of steel coated sheets


  • Résumé

    The resistance spot welding process involves strong coupling between Electric, Thermal, Metallurgical and Mechanical phenomena. A numerical model (ETMM) is proposed here to simulate this process for coated sheets. Particular attention is paid to the consideration of the interfacial conditions, on a microscopic scale to account for the contact resistance, and on a macroscopic scale to integrate the evolution of contact surfaces. An important work about the thermoelectric contact modelling was investigated, aiming to well clarify the implied phenomena, pointing out the insufficiencies of the existing models, and to propose a relevant model to consider accordingly the specificities of dissipative contact which prevails in the process. The thermomechanical behaviour of the coating at interfaces, which would lead to a widening of the thermoelectric contact size (due to melted zinc observed at the periphery of the contact) during welding, is studied. A both numerical and experimental approach showed that this factor would not have a consequent influence on the prediction of the nugget size. The ETMM model was validated trough confrontation between numerical calculations and experimental data sets (kinetic of nugget formation, thermal kinetics and global dynamic resistance). It comes out from appreciable predictions, the capacity of ETMM model to predict the weldability of coated sheets assemblies.

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Informations

  • Détails : 249 p.
  • Annexes : Bibliographie p. 215-221

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  • Bibliothèque : Université de Bretagne-Sud (Lorient). Bibliothèque universitaire.
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  • Bibliothèque : Université de Montpellier. Bibliothèque du LMGC.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : TH-RAO-2010
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