Modélisation du processus de texturation par faisceau laser (approches expérimentale et numérique)

L objectif de ce travail est de mieux maîtriser le processus de texturation par faisceau laser sur trois matériaux : 304L, TA6V et AA6056. Dans ce but, nous avons mis en œuvre deux types de modélisation, expérimentale et numérique, que nous voulons complémentaires. A l aide de la méthode des plans d expériences on a observé que le processus de texturation par faisceau laser pour les alliages 304L et TA6V est fortement influencé par l énergie et la fréquence des impulsions. Afin d obtenir une rugosité Sa 5 m avec la plus grande productivité possible, il faut travailler avec une énergie de 5 mJ et une fréquence comprise entre 10 et 12 kHz. Malheureusement, pour l alliage d aluminium AA6056 il faut choisir soit une bonne qualité de surface soit une productivité élevée. Les simulations numériques des phénomènes couplés (thermique-hydrodynamique-mécanique) complètent les informations expérimentales et ont montré l existence d une forte pression de recul qui repousse le liquide vers les bords du cratère (v qq m.s-1) même après la fin d impulsion (effet d inertie). Le fait que le déplacement du liquide est plus important pour AA6056 que pour 304L et TA6V, conduit à une formation de bourrelets plus importante autour de l impact. Ils ont une influence négative sur la rugosité de la surface. Dans ce cas, afin de minimiser la rugosité, il faut assurer le meilleur compromis qui permet de favoriser la vaporisation, de diminuer l épaisseur de la couche de liquide, ainsi que d optimiser le taux de recouvrement des impacts. En conclusion, le faisceau laser peut être utilisé avec succès pour la texturation de surfaces métalliques.The aim of this work is to have a better control on the laser beam surfaces texturing on three materials: 304L, TA6V and AA6056 alloys. For this purpose, it has been used two types of modelling, experimental and numerical, that are complementary. Using an experimental design approach it was observed that the laser surface texturing process of 304L and TA6V alloys are strongly influenced by energy and frequency of pulses. In order to obtain a surface roughness Sa 5 m for the biggest possible productivity it is necessary to work with an energy of 5 mJ and a frequency ranging between 10 and 12 kHz. Unfortunately, for aluminium alloy AA6056 it is necessary to make a choice between having a good surface quality and having a high productivity. The numerical simulations of the coupled phenomena (thermals-hydrodynamics-mechanics) complete the experimental information and they have been showed that the existence of a strong recoil pressure generates a strong movement of liquid towards the edges of the crater (v some m.s-1) which continues after the end of impulse (inertia effect). The fact that the displacement of the liquid is more important for AA6056 than for 304L and TA6V, determs a more important pads formation arround the impact. This has a negative influence on surface roughness. In this case, in order to minimize the surface roughness, it is necessary to assure the best compromise which is making possible to favour the vaporization, to decrease the thickness of the melt liquid and to optimize the covering rate of the impacts. In conclusion, the laser beam can successfully be used in metal s surfaces texturing process.DIJON-BU Sciences Economie (212312102) / SudocSudocFranceF