SIMULATION NUMÉRIQUE DU PROCESSUS DU FORMAGE PAR LASER D’UNE PLAQUE MINCE D’UN ACIER DOUX CR4

Abstract

Le formage par laser est une technique qui consiste en la conception et réalisation de pièces de formes complexes, difficiles à obtenir avec les techniques traditionnelles. Par l’utilisation du laser, le procédé est sans contact et n’exige aucune force extérieure, elle offre aussi plus de flexibilité à un coût réduit. Ce type de procédé intéresse les industries utilisant l’emboutissage et d’autres moyens coûteux pour des évaluations de prototype, comme par exemple les industries aérospatiales, automobiles, navales et microélectroniques. La modélisation analytique du processus du formage par laser est souvent complexe ou impossible à réaliser. Les dimensions et les propriétés variant dans le temps et dans l'espace, font que l'approche numérique est souvent plus pratique pour modéliser le formage par laser. L’étude se répartit en deux modèles. Le premier, purement thermique, permet de déterminer le champ de température produit par la passe laser. Le second traite le couplage thermomécanique. Le champ de température résultant de la première phase de l’étude est utilisé pour calculer le champ de contraintes, de déformations ainsi que l’angle de flexion de la plaque traitée. On détermine le champ de température résultant du passage du laser sur une plaque de dimensions 80x80x1,5 mm3 d’un acier doux. A cet effet, on utilise le logiciel de dynamique des fluides Fluent en calculant les pics de température pour un diamètre du faisceau laser de 3 mm. Par la suite, un modèle d’éléments finis a été développé avec une analyse thermique séquentielle couplée à une analyse élastique et plastique (analyse mécanique) incorporant des propriétés des matériaux dépendant de la température. On s’est limité dans ce deuxième modèle à étudier un seul diamètre du laser de 5,5 mm pour une vitesse de 30 mm/s. Afin de valider nos résultats de simulation, une comparaison a été faite avec les résultats expérimentaux trouvés dans la littérature.