Etude del'interaction laser-matière dans le cas des polymères semi-transparents (application au soudage des polymères)

Abstract

L objectif de cette recherche doctorale a été d'estimer la soudabilité par laser des matériaux polymériques en fonction de leurs propriétés thermo-physiques. La première tâche, dans la recherche de cet objectif, a été de quantifier l'atténuation de la radiation dans les polymères semi-transparents en établissant la corrélation entre les propriétés optiques des inclusions et de la matrice du polymère, et la distribution spatiale de l'intensité laser les traversant, c'est à dire, en effectuant une modélisation des phénomènes optiques qui permet d estimer la forme de la distribution du faisceau laser à l interface des deux matériaux. Cette modélisation a permis aussi de découpler les facteurs influents et d explorer leurs effets sur l atténuation et l élargissement du faisceau laser à travers un milieu semi transparent. L étape suivante consiste à réaliser le couplage entre le modèle optique et le modèle thermique, fondé sur l équation de la diffusion de la chaleur, afin de déterminer les champs de températures dans le volume des composants. Cette étude constitue une ouverture vers l approche scientifique des processus de soudage par laser des thermoplastiques en offrant des méthodes et des techniques pour l optimisation globale de ceux-ci.The purpose of the present study was to estimate the weldability of a polymeric material couple according to their thermal and optical properties. The first task in pursuit of this goal was to quantify the beam attenuation in the semi-transparent polymer by making connection between the optical properties of the bulk materials of which the heterogeneities and the medium are made and the laser intensity spatial distribution into the medium. This modeling allowed establishing the importance of each scattering parameter on the beam attenuation and its broadening at the exit of the semi-transparent polymer. The second step was to realize a connection between the optical model and a thermical one, based on the general heat transfer equation in order to determine the temperature field inside the two materials to be welded. This study represents an opening in the scientific approach of polymers laser welding process, offering in the same time new possibilities in global optimization of the process.DIJON-BU Sciences Economie (212312102) / SudocSudocFranceF