Simulation numérique du soudage TIG par la méthode volumes finis application pour différentes formes de cordons

Abstract

Résumé Cette étude numérique apporte une réelle contribution dans la modélisation du phénomène du soudage de l'aluminium, pour l'étude du comportement thermique d'un joint de soudure, obtenu par le procédé de soudage à l'arc électrique TIG (Tungsten-Inert-Gas). Le modèle qui simule 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 de forme bi-elliptique pour notre cas, dans cette optique nous allons procéder à l'évaluation de la distribution des champs thermiques à chaque instant, affin de déterminer avec précision les zones à risque, et l'effet du maillage sur ces dernières. Cela va nous permettre ainsi d'aboutir 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 conduction thermique dépendent de la température. Pour définir la précision du modèle, une comparaison avec plusieurs types de maillage a été effectuée, les résultats obtenus peuvent être confrontés ultérieurement à des résultats

Abstract This numerical study contributes a real share in the modeling of the phenomenon of the welding of aluminum, for the study of the thermal behavior of a joint of welding, obtained by the method of arc welding TIG (Tungsten-Inert-Gas). The model which simulates the source of energy of welding uses a surface distribution Gaussienne of the heat transfer rate coming from the electric arc. The form of this source is supposed of Bi-elliptic form for our case, accordingly we will carry out the evaluation of the distribution of the thermal fields at every moment, in order to determine with precision the areas at the risk, and the effect of the mesh on these last. That will thus enable us to succeed thereafter, with the problems of residual stresses and deformations generated in the welded joint. The equation of heat governing the problem is discretized 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 thermal conduction depend on the temperature. To define the precision of the model, a comparison with several types of mesh was carried out; the results obtained can be confronted later on with experimental results.