Étude de l’effet de l’inclinaison d’une soudure par TIG sur la répartition du champs thermique d’un assemblage en matériaux aéronautique

Abstract

Résumé Ce travail contribue dans la modélisation du phénomène du soudage de l'aluminium séries 2024-T3, afin d'étudier le comportement thermique d'un joint de soudure en deux formes différentes, obtenu par le procédé de soudage à l'arc électrique TIG (Tungsten-Inert-Gas). Le modèle simulant la source d'énergie de soudage, utilise une distribution surfacique Gaussienne du flux de chaleur provenant de l'arc électrique. La forme de cette source est supposée bi-elliptique, tout en procédant à l'évaluation des champs et cycles thermiques à chaque instant, pour déterminer l'étendu des zones à risque, et l'effet de la vitesse de soudage sur ces dernières. Permettant ainsi de remonter par la suite, aux problèmes de contraintes résiduelles et déformations générées dans l'assemblage soudé. L'équation de chaleur régissant le problème est discrétisée par la méthode des volumes finis. Les calculs sont effectués en considérant que les propriétés physiques et thermiques ainsi que les conditions aux limites de convection et rayonnement, sont dépendante de la température. Pour évaluer la précision du modèle, une comparaison avec des mesures expérimentales de température d'un essai de soudage a été effectuée, les résultats indiquent un bon accord.

Abstract This work contributes in the modeling of the phenomenon of the welding of aluminium series 2024-T3, in order to study the thermal behaviour of a joint of welding in two different forms, obtained by the process of arc welding TIG (Tungsten-Inert-Gas). The model simulating the source of energy of welding uses a surface distribution Gaussian of the heat flow coming from the electric arc. The form of this source is supposed to be Bielliptic, while carrying out the evaluation of the fields and thermal cycles at every moment, to determine wide zones at the risk, and the effect the speed of welding on these last. Thus allowing going up thereafter, with the problems of residual stresses and deformations generated in the welded joint. The equation of heat governing the problem is discredited by the method of finished volumes. Calculations are carried out by considering that the physical properties and thermal as well as the boundary conditions of convection and radiation, are dependent on the temperature. To evaluate the precision of the model, a comparison with experimental measurements of temperature of a test of welding was carried out; the results indicate a good agreement.