Soutenance de thèse – Juliette Théodore ‘Accommodation des contraintes et déformations résiduelles dans les soudures multipasses sur fortes épaisseurs par introduction d’une variabilité de la composition du métal d’apport’

Juliette Théodore, doctorante au sein de l’UTR MULTIX, soutiendra sa thèse le 1er décembre 2023 à 9h00 à Polytech Nantes (Institut des Matériaux Jean Rouxel) sur le sujet ‘Accommodation des contraintes et déformations résiduelles dans les soudures multipasses sur fortes épaisseurs par introduction d’une variabilité de la composition du métal d’apport’.

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Composition du jury :

Rapporteurs :             
– Sophie BERVEILLER, Enseignante-chercheuse (HDR) ENSAM, Metz
– Christophe DESRAYAUD, Professeur des Universités ENSM, Saint-Étienne

Examinateurs :
– Aude SIMAR, Professeure des Universités Université Catholique de Louvain
– Frédéric DESCHAUX-BEAUME, Professeur des Universités Université de Montpellier
– Pascal PAILLARD, Professeur des Universités Nantes Université

Directeur de thèse : 
– Bruno COURANT, Maître de conférences (HDR) Nantes Université

Co-encadrants : 
– Laurent COUTURIER, Maître de conférences Nantes Université
– Baptiste GIRAULT, Maître de conférences Nantes Université

Résumé :

L’assemblage de tôles de forte épaisseur nécessite de chanfreiner les pièces et de réaliser l’opération de soudage en multipliant les passes. Des phénomènes physiques complexes sont alors mis en jeu (thermiques, mécaniques et métallurgiques) donnant lieu à l’établissement de contraintes et déformations. Les contraintes résiduelles ainsi créées sont problématiques, puisqu’ajoutées aux contraintes extérieures imposées aux pièces en service, celles-ci peuvent diminuer la tenue mécanique des pièces et augmenter les risques de défaillance. Quant aux déformations, celles-ci sont à exclure, ou pour le moins à minimiser, notamment pour éviter les défauts d’alignement lors d’une séquence de soudage. Généralement, en soudage, un seul fil d’apport est utilisé et ce dernier est similaire à au moins un des métaux de base. Il est proposé ici d’utiliser le procédé TIG pour diminuer les déformations et les contraintes, dans le cas de dépôts et de soudures réalisés en acier inoxydable, en ajoutant un second fil d’apport ayant des propriétés significativement différentes du premier. L’ajout d’un second alliage peut se faire soit par alternance de dépôts des deux fils, pour amener à une architecturation de la pièce ou de la soudure, soit par mélange in situ des deux fils. Dans le cas des soudures, le mélange in situ permet de faire varier graduellement la proportion d’un fil par rapport à l’autre selon l’épaisseur du joint soudé.

Une modélisation de la géométrie des dépôts TIG est proposée en utilisant la méthode disque permettant de prédire la forme des dépôts. Les phases en présence, les déformations et les contraintes résiduelles des pièces sont déterminées et sont comparées à celles des pièces réalisées avec un seul fil d’apport. Enfin, des simulations numériques par éléments finis de dépôt(s) TIG sont effectuées sur le logiciel COMSOL Multiphysics conjointement aux expérimentations permettant la simulation des champs de température, des contraintes et des déformations résiduelles.

Mots clés : Soudage, Aciers inoxydables, Contraintes, Déformations, Microstructures, Simulations