Simulation magnétohydrodynamique d’un plasma d’arc de soudure stationnaire à géométrie cylindrique

Abstract

Dans cette étude, nous avons modélisé l'arc électrique en interaction avec une pièce en acier inoxydable afin de prédire le comportement dynamique et l'état thermique du plasma. Pour ce faire, un modèle stationnaire et axisymétrique a été développé intégrant le plasma (à basse température d'électrons, ETL). Ce modèle utilise la méthode des volumes finis pour résoudre les équations de la magnétodynamique des fluides traversés par un courant électrique. Plusieurs adaptations ont été nécessaires pour intégrer l'interaction entre le plasma et le matériau et pour résoudre les phénomènes physiques dans la zone fondue. Le modèle a été appliqué à des arcs d'hélium, d'argon et d'azote en interaction avec le métal. Il permet de prédire les dimensions de la zone fondue, l'influence des forces sur la distribution des vitesses dans le métal, l'impact du changement de type de gaz plasmagène, et les variations thermiques. Ces résultats constituent une première étape vers la compréhension et l'optimisation des différents paramètres opératoires influençant le procédé de soudage TIG.