Article de référence | Réf : BM7760 v1

Conclusion - Perspectives
Simulation numérique du soudage par résistance

Auteur(s) : Thomas DUPUY

Date de publication : 10 juil. 2000

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Auteur(s)

  • Thomas DUPUY : Docteur-ingénieur - Usinor Recherche et Développement

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INTRODUCTION

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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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-bm7760


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5. Conclusion - Perspectives

La simulation numérique est un outil adapté à la compréhension et à l’exploration des procédés de soudage par résistance. Toutefois, la mise au point de cet outil suppose toujours des hypothèses simplificatrices devant être validées par comparaison de ses résultats avec l’expérience. Seule cette validation assure ensuite la pertinence de l’exploitation de l’outil de simulation.

Les données d’entrée du modèle concernent la géométrie initiale, les propriétés des matériaux et les conditions aux limites selon les mécanismes physiques simulés (thermique, électrique, mécanique, metallurgique). D’une façon générale, les mécanismes les moins bien connus (donc les moins bien intégrés dans les modèles existants) sont les propriétés de contact, les caractéristiques électriques et mécaniques des machines de soudage et les lois de comportement métallurgiques.

Il est nécessaire d’effectuer une sélection soigneuse parmi les résultats du modèle. Toujours selon les mécanismes physiques simulés, des résultats directement issus du modèle (températures, déformation de la zone de soudure...) ou dérivés (résistance électrique de l’assemblage, microdureté...) peuvent être comparés à des valeurs mesurées expérimentalement, soit en temps réel à l’aide de systèmes d’acquisitions de données (dilatation pendant soudage, cycle thermique), soit après soudage par observation de la soudure (position de la zone fondue, indentation résiduelle...).

Les outils de simulation numérique du soudage par résistance devraient donc encore se développer, afin d’être utilisés couramment dans la recherche de solutions de soudage (paramètres, géométrie, etc.). Toutefois, ces outils ne remplaceront jamais les tests expérimentaux. En effet, outre la nécessaire validation par l’expérience des modèles, l’intégration de mécanismes physiques de plus en plus fins suppose aussi la disponibilité des données d’entrée correspondantes, qui doivent être mesurées expérimentalement. On peut donc supposer que le développement de ces outils déplacera peu à peu les besoins de résultats expérimentaux, de l’étude directe de la soudabilité dans des cas très appliqués, vers la mesure de propriétés plus fondamentales des matériaux...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - GREENWOOD (J.A.) -   Temperatures in spot welding.  -  Brit Weld J. vol. 8 no 6, p. 316-322 1961.

  • (2) - KIM (E.), EAGAR (T.W.) -   Parametric study of heat flow during resistance spot welding.  -  Proc. Modeling and Welding Processes IV Palm Coast Floride p. 95-105 1988.

  • (3) - ANASTASSIOU (M.), LEBRUN (J.-L.) -   Développement d’un modèle thermique en soudage par points.  -  Rapport SERAM dossier no 13040 1988.

  • (4) - TSAI (C.L.), DICKINSON (D.), JAMMAL (O.A.) -   Study of nugget formation in resistance spot welding using finite element method.  -  Proc TWS 1992.

  • (5) - THIÈBLEMONT (E.) -   Modélisation du soudage par résistance par points.  -  Thèse de doctorat, INPL 1992.

  • (6) - NIED (H.A.) -   The finite element modeling of the resistance spot welding process.  -  Weld....

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