Compte rendu de la journée scientifique

Simulation Numérique du Soudage et des Procédés Mettant en Jeu des Hautes Températures

Jeudi 11 décembre 2003 – Ecole Nationale d’Ingénieurs de Saint-Etienne

Cette journée, parrainée par l’association CSMA et la commission Simulation Numérique du Soudage du GST MIA de l’AFM, a été organisée à l’Ecole Nationale d’Ingénieurs de Saint Etienne par deux laboratoires : Le Laboratoire de Tribologie et Dynamique des Systèmes (LTDS, UMR 5513 CNRS/ECL/ENISE) et le centre Sciences des Matériaux et des Structures (SMS) de l’Ecole des Mines de Saint-Etienne.

Les procédés mettant en jeu des hautes températures comme le soudage ou les traitements thermiques induisent des conséquences mécaniques et métallurgiques qu’il est autant difficile qu’important de maîtriser. Dans un contexte de mondialisation, les exigences de compétitivité des entreprises industrielles obligent celles-ci à développer leurs produits dans des délais et des coûts de plus en plus réduits. La maîtrise des procédés de fabrication conditionne souvent la qualité des produits réalisés et constitue donc un facteur de réussite essentiel dans ce contexte.

La simulation numérique de ces procédés apparaît bien souvent comme un moyen d’accès privilégié aux grandeurs qui les caractérisent. Ainsi, la simulation numérique du soudage est du plus grand intérêt lorsqu’il s’agit d’étudier la tenue mécanique d’un joint soudé ou de vérifier la faisabilité d’une séquence de soudage. La simulation de tels procédés nécessite la modélisation des interactions complexes entre des phénomènes thermiques, métallurgiques et mécaniques et la mise en œuvre de méthodes numériques particulières. Sous l’impulsion de l’industrie nucléaire au cours des années 80 et 90, un grand nombre de recherches destinées à prévoir les contraintes résiduelles dans les soudures de composants mécaniques ont été conduites. Les méthodes et modèles développés ont alors constitué les fondations de logiciels de simulation numérique par éléments finis aujourd’hui utilisés par un grand nombre de sociétés industrielles des secteurs aéronautique, automobile ou encore de la métallurgie.

L’objectif de cette journée était de réunir des industriels et des universitaires afin de dresser un état de l’art sur les méthodes de modélisation physique et numérique à mettre en œuvre pour simuler les conséquences métallurgiques et mécaniques induites par les procédés de soudage et plus généralement les procédés mettant en jeu des hautes températures comme la trempe ou les traitements thermiques de surface. Onze exposés ont permis d’aborder la plupart des problématiques associées à la modélisation numérique comme la modélisation de la source de chaleur en soudage, la modélisation des transformations métallurgiques, le comportement thermomécanique des matériaux, certains procédés particuliers comme le Friction Stir Welding ou le soudage par résistance par point ou encore les méthodes numériques. Plusieurs exposés ont également permis de faire le point sur l’utilisation actuelle de ces techniques dans l’industrie et les besoins futurs.

Les frais d’inscription s’élevaient à 40 euros pour tous. La manifestation a permis de réunir plus de soixante personnes en provenance de Brest, Delft (Pays Bas), Dijon, Lille, Lorient, Lyon, Marseille, Metz, Nancy, Nîmes, Valenciennes et de la région parisienne. La présence de nombreux industriels comme Air Liquide, Arcelor, le CEA, EADS, EDF, ESI Group, Framatome-ANP, Pakinox, Snecma ou Vallourec doit également être soulignée.

M. Medale et S. Rabier(IUSTI CNRS/EPUM),

« Enjeux et limites de la modélisation des aspects thermo-hydrauliques dans les procédés de soudage par fusion ».

S. Denis, P. Archambault, E. Gautier(LSG2M CNRS/INPL Nancy),

« Conséquences métallurgiques et thermomécaniques induites par les procédés en cycles thermiques rapides et leur modélisation »

M. Carin, P. Rogeon, D. Carron, Ph. Le Masson, D. Couedel (UBS),

« Validation expérimentale d'un modèle prédictif pour la simulation numérique des phénomènes thermo-métallurgiques durant un soudage par faisceau d'électrons »

Pause déjeuner

L. Depradeux, J.F. Jullien(LaMCoS, CNRS/INSA Lyon)

« Simulations numériques 2D et 3D du soudage TIG d'une plaque en 316L »

Ph. Gilles (Framatome ANP),J. Devaux(ESI France)

« Simulation numérique du soudage : l’expérience de Framatome ANP »

J.B. Leblond, F. Faure (LMM CNRS/PARIS 6),J.M. Bergheau (LTDS CNRS/ENISE),

« La simulation numérique du soudage de structures minces »

C. Darcourt, D. Deloison, A. Abisror, C. Decker, B. Journet,(EADS)

« Modélisation du soudage de structures aéronautiques par une approche locale/globale»

C. Desrayaud, L. Grosset(SMS/ENSMSE)

« Simulation thermo-mécanique et micro-structurale du procédé de Friction Stir Welding»

R. de Borst, D. Chamoret, J. J.C. Remmers, S.R. Turteltaub(T.U. Delft),

« Finite element modelling of discontinuities with a view to phase transformations in solids»

E. Feulvarch, J.M. Bergheau(LTDS CNRS/ENISE),G. Sibilia(PSA),Ph. Rogeon(UBS)

« Modélisation numérique du soudage par résistance par point»

Pot final