Calcul des pertes d’énergie lors de soudure aux lasers des plaques métalliques à base de Mg et Ti

Abstract

Le soudage occupe une place importante dans plusieurs domaines d’industrie. L’objectif de ce travail est d’étudier le comportement thermique et le rayonnement émis lors du soudage des plaques métalliques (alliages de titane et de magnésium) par Laser. Nous avons utilisé l'équation de la chaleur pour décrire la distribution de l'énergie des phases solide et liquide. Le changement de phase solide-liquide a été pris en considération. Pour résoudre l'équation de la chaleur, la méthode des différences finies a été utilisée à l'aide d'un programme numérique basé sur le langage FORTRAN. Les résultats numériques montrent que les vitesses et les puissances de soudage au laser appropriées sont en bon accord avec les données expérimentales publiées dans la littérature. Les résultats obtenus ont montré l'importance de l'énergie perdue par rayonnement et par convection dans la zone de soudage. Le rayonnement thermique émis a été déterminé et étudié lors du soudage de plaques métalliques. La soudure des plaques en alliage de titane TA6V par laser CO2, de puissance 2500 W et une vitesse 0.060 m/s, donne une perte de 7-12 %.

Welding has an important role in several areas of industry. This work aims to study the thermal behavior and quantify the amount of energy lost by convection and by radiation during the CO2 laser welding of metal plates (titanium and magnesium alloys). We used the heat equation to describe the energy distribution of solid and liquid states. The solid-to-liquid phase change was taken into account. A numerical model was used to describe and calculate the thermal behavior and the energy lost by convection and radiation. Finite difference calculations were performed using a FORTRAN-based computer program to solve the heat equation. The numerical results suggested that the appropriate laser welding velocity and power were in good agreement with the experimental data published elsewhere in the literature. The results showed the importance of the energy lost by radiation and convection in the welding area on welding energies and temperatures. The thermal emission was determined and studying during welding of metal plates. Laser welding of TA6V titanium alloy with a power of 2500 W and a speed of 0.060 m/s gives a loss of 7-12 %.

للتلحيم دور مُهّم في كثير من مجالات الصناعة. الهدف من هذا العمل هو دراسة السلوك الحراري والإشعاع المنبعث خلال تلحيم الصفائح المعدنية )سبائك التيتانيوم و المغنيزيوم(. لقد استخدمنا معادلة الحرارة لوصف توزيع الطاقة في الحالات الصلبة والسائلة و أخذنا في الاعتبار تغير الطور من الصلب إلى السائل. تم استخدام نموذج عددي لوصف وحساب السلوك الحراري والطاقة الضائعة بسبب الحمل الحراري والإشعاع. لحل معادلة الحرارة استعملنا طريقة الفروق المنتهية باستخدام برنامج كمبيوتر بلغة الفورترون. تشير النتائج العددية إلى أن سرعة التلحيم و استطاعة الليزر المناسبة للتلحيم هي في اتفاق جيد مع البيانات التجريبية المنشورة سابقا. أظهرت النتائج المتحصل عليها أهمية الطاقة الضائعة بسبب الإشعاع والحمل الحراري في منطقة التلحيم. لقد تم أيضا تحديد و دراسة الإشعاع الحراري المنبعث أثناء تلحيم الصفائح المعدنية. إن تلحيم ألواح من سبائك التيتانيوم TA6V بواسطة ليزر CO2 باستطاعة 2500 W و سرعة 0.060 m/s أعطت ضياعا في الطاقة بنسبة 12-7٪.