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Modélisation thermo-diffusionnelle de l'assemblage hétérogène acier/aluminium par mouillage réactif

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Academic year: 2021

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HAL Id: hal-01508946

https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01508946

Submitted on 15 Apr 2017

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Modélisation thermo-diffusionnelle de l’assemblage hétérogène acier/aluminium par mouillage réactif

Guillaume Sierra, Patrice Peyre, Cyril Bordreuil, Frederic Deschaux-Beaume, David Stuart, Gilles Fras

To cite this version:

Guillaume Sierra, Patrice Peyre, Cyril Bordreuil, Frederic Deschaux-Beaume, David Stuart, et al..

Modélisation thermo-diffusionnelle de l’assemblage hétérogène acier/aluminium par mouillage réactif.

8e Colloque national en calcul des structures, CSMA, May 2007, Giens, France. �hal-01508946�

(2)

5HYXH9ROXPH;±Qƒ[DQQpHSDJHVj;

O¶DVVHPEODJHKpWpURJqQHDFLHUDOXPLQLXP SDUPRXLOODJHUpDFWLI

* 6LHUUD

3 3H\UH & %RUGUHXLO ) 'HVFKDX[

%HDXPH'6WXDUW*)UDV

* CEA/DRT/LITEN/GERAILP, 16 b avenue Prieur de la Côte d’Or, F-94114 Arcueil

sierra@iut-nimes.fr

** Laboratoire de Mécanique et Génie Civil, UMR 5508 CNRS, Université Montpellier II, CC 048 Place Eugène Bataillon, F-34095 Montpellier Cedex 5

{bordreuil, deschaux, fras}@iut-nimes.fr

*** Laboratoire pour l’Application Industrielle des Lasers de Puissance, UPR 1578 CNRS, 16 b avenue Prieur de la Côte d’Or, F-94114 Arcueil

{p.peyre, dstuart}@gerailp.fr

RÉSUMÉ

. Le développement d’un modèle permettant la prédiction des dimensions de la couche de réaction formée lors de l’élaboration d’assemblages acier-aluminium par mouillage réactif TIG est présenté. La croissance de la phase Fe

2

Al

5

formée à l’interface est régie par les transferts de chaleur au sein de la structure générés par l’apport d’énergie du procédé TIG. Une modélisation du procédé couplée avec la loi de croissance de la phase constituant la couche de réaction permet alors de prédire l’épaisseur et la largeur de cette couche.

ABSTRACT

. A numerical model allowing the prediction of the reaction layer size produced during the generation of steel-aluminium assemblies by TIG reactive wetting is developed.

The Fe

2

Al

5

growth produced along the interface is governed by the heat transfer in the structure caused by the welding energy deposed by the TIG process. A process modeling coupled with the growth law of the Fe

2

Al

5

phase allows to predict the thickness and the width of the reaction layer.

MOTS-CLÉS

: transfert de chaleur, diffusion, bi-matériaux, contact, intermétallique.

KEYWORDS

: heat transfer, diffusion, bi-material, contact, intermetallics.

(3)

5HYXH9ROXPH;±Qƒ[DQQpH

,QWURGXFWLRQ

$ILQGHUHVSHFWHUOHVIXWXUHVQRUPHVDQWLSROOXWLRQYLVDQWjUpGXLUHOHVpPLVVLRQV GH&2

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'DQV XQH VHFRQGH pWDSH OHV F\FOHV WKHUPLTXHV FDOFXOpV j O¶LQWHUIDFH DFLHU

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(4)

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'XUDQW OD SUHPLqUH pWDSH XQ FRQWDFW V¶pWDEOLW HQWUH OHV GHX[ PDWpULDX[ HW VH SRXUVXLWSDU XQHUpDFWLRQ FKLPLTXHDERXWLVVDQWjODIRUPDWLRQG¶XQHFRXFKHOLPLWH GH)H

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6XLYDQWFHPRGqOHOHVDXWHXUV%RXD\DGet al.pWDEOLVVHQWDORUVXQHORLGH FURLVVDQFHSDUDEROLTXHHQUpJLPHLVRWKHUPH>@

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/¶DVVHPEODJH HQWUH GHV W{OHV PP [ PP [ PP G¶DFLHU EDV FDUERQH '&P&P0QHWG¶DOOLDJHG¶DOXPLQLXP7P 0J P 6L HVW pWXGLp SDU OH SURFpGp 7,* 7XQJVWHQ ,QHUW *DV /D IXVLRQ SDUWLHOOH GH O¶DFLHU SODFp HQ SRVLWLRQ LQIpULHXUH )LJD UpDOLVpH SDU VRXGDJH DX SODIRQG HQWUDvQH OD IXVLRQ GH O¶DOXPLQLXP SDU FRQGXFWLRQ WKHUPLTXH j WUDYHUV O¶pSDLVVHXUGHODW{OH

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VHGpURXOHHQVXLWHGDQVOHSODQ

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(5)

5HYXH9ROXPH;±Qƒ[DQQpH

$ILQ GH YDOLGHU OHV PRGpOLVDWLRQV WKHUPLTXHV GX SURFpGp OHV HVVDLV H[SpULPHQWDX[ VRQWLQVWUXPHQWpVWKHUPLTXHPHQWDYHFGHVWKHUPRFRXSOHV.JDLQpV GLDPqWUHPPHWPPORJpVGDQVGHVWURXVGHGLDPqWUHLGHQWLTXH)LJEHQ GLIIpUHQWVSRLQWVGHODVWUXFWXUHDILQG¶REWHQLUOHVF\FOHVWKHUPLTXHV/DGLPHQVLRQ GHV]RQHVIRQGXHV=)HWGHV]RQHVDIIHFWpHVWKHUPLTXHPHQW=$7GHO¶DFLHUHWGH O¶DOXPLQLXPHVWREWHQXHH[SpULPHQWDOHPHQWSDUDQDO\VHPLFURJUDSKLTXHGHFRXSHV WUDQVYHUVHV)LJD

D

E

)LJXUH(a) configuration d’assemblage acier-aluminium par mouillage réactif

TIG et (b) cycles thermiques expérimentaux et numériques, TC : thermocouple K

/HV F\FOHV WKHUPLTXHV UHOHYpV HQ GLIIpUHQWV SRLQWV GH OD VWUXFWXUH )LJE PRQWUHQW XQH GLPLQXWLRQ GHV WHPSpUDWXUHV PD[LPDOHV ORUVTXH O¶RQ V¶pORLJQH GH OD VRXUFH GH FKDOHXU GHSXLV O¶DFLHU YHUV OD EULGH /HV F\FOHV WKHUPLTXHV YXV j O¶LQWHUIDFH DFLHUDOXPLQLXP VRQW GRQF IRUWHPHQW LQIOXHQFpV SDU OH WUDQVIHUW GH FKDOHXUDXVHLQGHODVWUXFWXUHHWGRQFSDUODFRQILJXUDWLRQG¶DVVHPEODJH

D

E

(6)

)LJXUH(a) zone de liaison expérimentale et simulée et (b) épaisseur de Fe

2

Al

5

calculée et mesurée expérimentalement

/HFDOFXOGHVF\FOHVWKHUPLTXHVLQWHUIDFLDX[QpFHVVDLUHDXFDOFXOGLIIXVLRQQHOGH OD FURLVVDQFH GH )H

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/HVFRQGLWLRQV DX[ OLPLWHVUpDOLVWHV LPSRVpHVDXPRGqOH SHUPHWWHQWGHSUHQGUH HQFRPSWHOHVpFKDQJHVGHFKDOHXUDYHFOHPLOLHXH[WpULHXUSDUFRQYHFWLRQK :P

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