Caractérisation et modélisation des métaux fondus

Abstract

The behaviour of molten metals involved in high temperature processes (welding, additive manufacturing, etc.) can be studied using two main approaches: experimental and numerical. The first axe of research that I am developing concerns the development of multiphysics models involving heat transfer, fluid flow and interface tracking in order to describe these processes in a finite element code. This activity is presented through examples of representative studies in the field of welding (laser and arc), metal additive manufacturing (arc) and cutting (laser). The second axe of research that I am developing concerns the characterization of molten metals at high temperature, thanks to a platform for the characterization of liquid metals which uses aerodynamic levitation. This device allows the measurement of many thermophysical properties such as surface tension or density at temperature levels that can reach 3000°C, without contact and in a controlled atmosphere. Recent results show how these two distant axes of research (numerical and experimental) complement and feed each other extremely well.Le comportement des métaux fondus impliqués dans les procédés hautes températures (soudage, fabrication additive…) peut être étudié selon deux principales approches : expérimentale et numérique. Le premier axe de recherche que je développe concerne la mise au point de modèles multiphysiques faisant intervenir la thermique, la mécanique des fluides et le suivi d’interface afin de décrire ces procédés dans un code éléments finis. Cette activité est présentée à travers des exemples d’études représentatives dans le domaine du soudage (laser et arc), de la fabrication additive métallique (arc) et la découpe (laser). Le second axe de recherche que je développe porte sur la caractérisation des métaux fondus à hautes températures, grâce à une plateforme de caractérisation des métaux liquides qui emploie, entre autres, la lévitation aérodynamique. Ce dispositif permet la mesure de nombreuses propriétés thermophysiques comme la tension de surface ou la densité à des niveaux de température pouvant atteindre les 3000 °C, sans contact et en atmosphère contrôlée. De récents résultats montrent enfin que ces deux axes de recherche apriori éloignés (numérique et expérimental) se complètent et s’alimentent extrêmement bien