Etude du procédé de soudage hybride laser/MAG : Caractérisation de la géométrie et de l'hydrodynamique du bain de fusion et développement d'un modèle 3D thermique

Le soudage hybride laser/MIG-MAG presente des avantages tres interessants par rapport au soudage laser ou au soudage a l'arc MIG-MAG utilises separement. Il permet notamment une productivite plus elevee grâce a des vitesses de soudage plus grandes, une plus grande tolerance d'accostage et la possibilite d'ameliorer la metallurgie du cordon de soudage. Par contre, il necessite d'ajuster un grand nombre de parametres operatoires pour obtenir un procede optimal. Afin d'utiliser efficacement ces techniques pour la production industrielle, il est donc necessaire de comprendre precisement les phenomenes physiques complexes qui regissent ce procede de soudage. Cette comprehension est egalement necessaire pour l'elaboration de simulations numeriques adaptees a ce procede. Dans un premier temps, une etude experimentale a ete realisee sur les procedes de soudage MAG, laser et hybride laser/MAG hybride sur l'acier S355. L'influence des parametres operatoires est analysee a l'aide des observations obtenues par camera rapide ainsi que les macrographies des cordons de soudure. La deformation de la surface du bain de fusion induite par la pression d'arc, la longueur du bain de fusion, le detachement des gouttes et les vitesses en surface du bain de fusion ont ete analyses plus en detail. Dans un deuxieme temps, un modele numerique a ete developpe a l'aide du logiciel COMSOL Multiphysics® pour les procedes de soudage MAG, laser et hybride laser/MAG. Il s'agit d'un modele 3D quasistationnaire permettant de calculer le champ de temperature au sein du metal. L'originalite du modele MAG et hybride reside dans la prediction du profil de la surface du bain fondu pour determiner la geometrie 3D en prenant en compte l'apport de matiere et les effets de tension superficielle. L'influence de divers parametres tels que la puissance d'arc et la vitesse de soudage sur le rendement et le rayon de distribution de la puissance d'arc ainsi que sur la pression d'arc est analysee par le biais de validation avec plusieurs resultats experimentaux et differents cas de calculs.