Congrès Français de Thermique, SFT 2007 Estimation de la forme du bain fondu en régime quasi-stationnaire dans un procédé de soudage TIG- Résultats numériques et expérimentaux Duc Dung DOAN 1 , Franck GABRIEL 2 , Yvon JARNY 3 , Philippe LE MASSON 4 . 1,2 Commissariat à Énergie Atomique, Bât. 611 CEA Saclay 91191 Gif sur Yvette Cedex. 3 UMR CNRS 6607, Université de Nantes, BP 50609, 44306 Nantes Cedex 3. 4 LET2E Université de Bretagne du Sud, Rue de Saint Maudé, BP 92116, 56321 Lorient Cedex. Résumé – Cet article développe une méthode avantageuse pour estimer la forme du bain fondu en régime quasi-stationnaire dans un procédé de soudage TIG. L’interface liquide/solide est paramétrée par une surface de Bézier. Le problème du transfert de chaleur est alors formulé et résolu comme un problème inverse en utilisant une méthode d’estimation des paramètres des points de contrôle de la surface de Bézier. On résout le problème direct en formulation eulérienne en se positionnant dans le référentiel de la torche de soudage. L’avantage de cette approche est d’obtenir, à partir des températures mesurées dans la région solide, l’interface liquide–solide et la distribution de la température dans la région solide en faisant une totale abstraction de ce qui se passe dans le bain liquide. La méthode est appliquée pour une configuration expérimentale soudage TIG débouchant. Mot clé : soudage – méthode inverse – bain de fusion – transfert de chaleur Nomenclature Cp Chaleur spécifique, J kg -1 K -1 u Vitesse de la torche, m s -1 h Coefficient de transfert W m -2 K -1 x m Position des points de mesure m t m Temps d’enregistrement s Ω s Domaine solide T s Température dans le solide, °C λ s Conductivité du solide, W m -1 K -1 T e Température extérieure, °C ρ s Masse volumique du solide, kg m -3 T imp Température imposée, °C Γ Interface Liquide - Solide T f Température de fusion, °C Γ i Frontières du domaine 1. Introduction. Le soudage par fusion est un procédé complexe impliquant plusieurs paramètres qui influencent la structure finale solidifiée et les propriétés du joint soudé. Pendant le procédé de soudage, les bords de deux pièces métalliques sont fondus en créant le joint soudé [1]. Ce joint est obtenu en utilisant localement une source intense d’énergie. L'énergie thermique transférée fait fondre le métal formant ainsi un bain de fusion. Il est toutefois important de pouvoir contrôler la taille et la forme de ce bain [2]. qui doit être suffisamment petit pour être maniable et pour minimiser la consommation d'énergie mais suffisamment grand pour lier correctement les deux pièces. L’application des techniques inverses à ce type de problème permet de définir le chargement thermique à travers la définition d’un terme source. Dans la thèse de D. Doan [3], une étude bibliographique rappelle les différentes approches. De plus, ce travail a permis de développer une nouvelle méthode identifiant la position de l’interface liquide-solide et estimant la distribution de la température dans le solide. Le travail présenté ici est une application 3D de cette méthode pour une configuration expérimentale de soudage à arc électrique (procédé TIG) débouchant à faible épaisseur.