Issue |
Mécanique & Industries
Volume 7, Number 3, Mai-Juin 2006
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Page(s) | 251 - 263 | |
DOI | https://doi.org/10.1051/meca:2006039 | |
Published online | 17 November 2006 |
Modélisation du soudage par point : définition des conditions interfaciales et validation expérimentale
Modeling of spot welding: definition of the interfacial contact conditions and experimental validation
1
Laboratoire de Tribologie et Dynamique des Systèmes,
UMR 5513 CNRS/ECL/ENISE, École Nationale d'Ingénieurs de Saint-Étienne,
58 rue Jean Parot, 42023 Saint-Étienne Cedex 2, France
2
ESI Group, Le Récamier, 70 rue Robert, 69458 Lyon Cedex 06, France
3
Laboratoire d'Études Thermiques
Énergétiques et Environnement,
Université de Bretagne Sud,
Rue de Saint-Maudé,
BP 92116,
56321 Lorient Cedex 3, France
4
Laboratoire Génie des
Matériaux,
École Polytechnique de l'Université de Nantes,
La Chantrerie,
Rue Christian Pauc,
BP 50609,
44306 Nantes Cedex 3, France
5
PSA Peugeot Citroën,
Centre Technique de Vélizy,
MXP/CEB/ASG, Route de Gisy,
78943 Vélizy Villacoublay Cedex, France
Auteur de correspondance : eric.feulvarch@esi-group.com
Reçu :
1
Avril
2004
Accepté :
4
Avril
2006
Cet article présente un modèle de connaissance pour mieux comprendre et expliquer les mécanismes à l'origine de la formation de la soudure dans le procédé de soudage par point en nous limitant ici au cas d'assemblages symétriques de tôles nues en acier extra-doux. Dans une première approche, on considère un modèle simplifié prenant en compte les couplages entre les phénomènes électrique, thermique et métallurgique dans l'assemblage mais en supposant les surfaces de contact constantes aux interfaces électrode-tôle et tôle-tôle. Dans une seconde approche le modèle est complété par un calcul mécanique qui permet de calculer les évolutions des surfaces de contact. Les résistances de contact électrique et thermique sont mesurées en fonction de la température et de la pression sur un dispositif expérimental conçu à cet effet. La variation des profils des électrodes en fonction du nombre de soudures réalisées et ses conséquences sur les surfaces de contact sont de même présentées. Le modèle numérique est validé en comparant, d'une part, la taille et la forme des points soudés relevées expérimentalement et calculées numériquement et, d'autre part, les cinétiques thermiques mesurées et calculées dans les électrodes et les tôles. Les techniques d'instrumentation mises au point visent à limiter les perturbations inévitables générées par l'intrusion des capteurs. Les hypothèses et les jeux de données considérés dans le modèle pour définir les conditions interfaciales sont enfin discutés.
Abstract
In this paper, we present a numerical model for better understanding and explaining the weld growth mechanisms of spot welds. In this way, only simple configurations of symmetrical uncoated steel sheet assemblies are considered. In a first approach, a simplified model is defined, assuming constant contact surfaces at the interfaces but taking account of the coupled electrical, thermal and metallurgical phenomena in the assembly. In a second approach, the model is supplemented by a mechanical calculation which makes possible to take into account the evolutions of the contact surfaces. Electrical and thermal contact resistance evolutions are measured according to temperature and pressure by using an experimental device developed for this purpose. The modification of the electrodes profile according to the number of welds carried out and its consequences on the contact surfaces are also presented. Finally numerical models are validated by comparing calculated and measured thermal kinetics in electrodes and sheets. The experimental technique developed here aims at prevent the disturbances generated by the sensors. The assumptions and the data considered in the numerical models to define the interfacial conditions are then discussed.
Mots clés : soudage par points / mesure de résistance électrothermique de contact / modélisation éléments finis
Key words: spot welding / electrothermal contact resistance measurements / finite element simulation
© AFM, EDP Sciences, 2006
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