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Auteur(s)
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Thomas DUPUY : Docteur-ingénieur - Usinor Recherche et Développement
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Lire l’articleINTRODUCTION
Le soudage par résistance est un procédé par fusion qui utilise la chaleur produite par l’effet Joule d’un courant électrique de forte intensité traversant les pièces à assembler. Les différents procédés (soudage par points, à la molette, par bossages, par étincelage) sont décrits dans l’article Soudage par résistance de ce traité.
Cet article est essentiellement consacré à la simulation du procédé en lui-même plus qu’à celle du comportement des soudures. Bien que la complémentarité entre ces deux approches soit évidente, les exemples de simulation complète (depuis le soudage jusqu’à la rupture de la soudure) sont encore très rares. On mettra en évidence la façon par laquelle les résultats d’une simulation du procédé peuvent être utilisés dans une simulation du comportement de la soudure.
On précisera d’abord l’utilité, les principes d’emploi et les limites d’un outil de simulation numérique dans l’étude des procédés de soudage par résistance.
Par la suite, on distinguera les trois phases de la mise au point d’un modèle : la formulation des hypothèses, l’obtention et l’analyse des résultats et la validation.
À chaque fois seront données les particularités liées à chaque procédé et des exemples tirés de la littérature. Notons qu’aucun exemple de modélisation numérique du soudage par étincelage n’a été recensé. En effet, ce procédé met en jeu des mécanismes physiques (production d’étincelles, consommation de matière) différents des autres procédés de soudage par résistance. Par conséquent, il n’est pas évident d’étendre au soudage par étincelage les exemples cités dans la suite. La modélisation numérique de ce procédé nécessiterait d’abord une bonne compréhension des mécanismes mis en jeu.
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4. Validation expérimentale
La validation du modèle doit se faire par comparaison entre des résultats expérimentaux et des résultats de la simulation numérique, ce qui suppose que les seconds soient disponibles (cf. § 3) et que les premiers soient mesurables, ce qui n’est pas le plus simple étant donné la brièveté et le confinement d’une soudure par résistance. En fait, on peut distinguer deux types de résultats expérimentaux : les mesures en temps réel pendant le soudage, assez riches mais qui supposent un matériel électronique et/ou informatique à même d’acquérir, éventuellement de traiter, et d’enregistrer les données mesurées ; les mesures après soudage, qui sont plus simples, mais ne renseignent que sur l’état final de la soudure.
4.1 Validation thermique
Un premier moyen de validation peut être la mesure de températures in situ en certains points de la zone de soudure, et la comparaison des cycles obtenus avec les résultats de la simulation (figure 11). Toutefois cette méthode nécessite la localisation précise du point de mesure, tant les gradients sont élevés en soudage par résistance. Ainsi l’utilisation d’un thermocouple classique est problématique, même si sa position est relevée précisément, a posteriori, sur une coupe micrographique. En effet, l’implantation de ce thermocouple se fait généralement via un perçage d’environ 1 mm de diamètre dans la pièce à souder ou dans l’électrode ...
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BIBLIOGRAPHIE
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(3) - ANASTASSIOU (M.), LEBRUN (J.-L.) - Développement d’un modèle thermique en soudage par points. - Rapport SERAM dossier no 13040 1988.
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(4) - TSAI (C.L.), DICKINSON (D.), JAMMAL (O.A.) - Study of nugget formation in resistance spot welding using finite element method. - Proc TWS 1992.
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(5) - THIÈBLEMONT (E.) - Modélisation du soudage par résistance par points. - Thèse de doctorat, INPL 1992.
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(6) - NIED (H.A.) - The finite element modeling of the resistance spot welding process. - Weld....
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