Soutenance de thèse de Chengdan Xue

Le soudage est un processus d'assemblage permanent qui doit assurer la continuité du matériau. Pourtant, pendant la solidification, plusieurs types de défauts comme la fissuration à chaud peuvent se développer, entraînant une diminution de la qualité de la soudure et des performances des pièces. La prise en compte de la structure de grains produite lors du procédé de soudage est ici étudiée pour adapter un critère en déformation cumulée capable de prédire l'occurrence de la fissuration à chaud.

 

Un modèle tridimensionnel couplant Automate Cellulaire et Éléments Finis (CAFE) est tout d’abord appliqué pour simuler la structure de grain du procédé GTAW (Gas Metal Arc Welding) avec ou sans apport de matière, pour les configurations de tôle et de chanfrein. Toutes les configurations sont dédiées au soudage des aciers inoxydables austénitiques étudiés expérimentalement par les partenaires du projet ANR NEMESIS. Un nouveau modèle de source de chaleur est proposé et pour le soudage en chanfrein. La structure de grain simulée est comparée aux observations expérimentales réalisées par la technique de diffraction des électrons rétrodiffusés (EBSD). Une bonne cohérence est trouvée concernant la texture des grains (cartes EBSD et figures de pôles) une fois que les conditions thermiques correspondantes sont obtenues, validées par la taille et la forme du bain de fusion déduites d’observations in-situ en temps réel. 

 

Des conditions de soudage fissurant et de non-fissurant sont étudiées en exploitant des données expérimentales rapportées dans la littérature. Les résultats des simulations exploitant le critère en déformation cumulée permettent bien de distinguer les cas avec et sans fissuration. L’influence de la structure de grain simulée par l’approche CAFE est considérée. Des résultats similaires sont obtenus, démontrant la faisabilité d’enrichir le critère et une cohérence avec les observations expérimentales.

Des discussions sont finalement proposées comme perspectives pour ces activités. La validation du critère de fissuration à chaud avec plus de configurations de soudage est souhaitable, les contrôles non destructifs (CND) par onde ultrasonore actuellement utilisés pour détecter et localiser la fissuration à chaud pourraient également bénéficier des structures de grains simulées, et une exploitation plus approfondie de la structure dans un critère de fissuration à chaud est envisagée.

 

Mots-clés : soudage, fissuration, solidification, modélisation multi-échelles, microstructure, approche CAFE