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Projet de recherche pour étudiants en Maîtrise avec mémoire

Analyse multiphysique du soudage laser de l'aluminium (Multiphysics analysis of aluminium laser welding)

Programme d'études visé
Maîtrise avec mémoire   

Domaines de recherche
Génie mécanique

Description

Sujet : Analyse multiphysique du soudage laser de l’aluminium

Dans le procédé de soudage laser, sous l’action de la source de laser à très haute intensité, un bain de fusion est formé avec une évaporisation rapide à la surface libre. Ceci induit une pression qui pousse le bain de fusion à la surface libre.  Par conséquent, une déformation de forme d’un trou de serrure (keyhole) est générée à cette surface. L’interaction du métal liquide et de la vapeur et la dynamique du ‘keyhole’ sont très complexes et instables. L’ensemble du procédé est caractérisé par des phénomènes multiphysiques complexes.
La thèse vise à analyser les paramètres caractéristiques dans ce procédé en utilisant des outils de modélisation multiphysique dans COMSOL. Les modèles multiphysiques proposés devraient être en mesure de tenir compte du transfert de chaleur pour les trois phases (métal solide, métal liquide et métal gazeux).  Le transfert d'énergie de la source laser au « keyhole » et puis vers la partie solide doit être bien étudié pour déterminer la vitesse de chauffage et la vitesse de refroidissement dans ce procédé. Les résultats numériques seront ensuite validés par des mesures expérimentales.

Subject: Multiphysics analysis of aluminium laser welding

In the high-intensity-laser welding process, under a high-power laser source, a molten pool is generated, a quick vaporization at the free surface of molten pool occurs. A vapor plume ejects from free surface and induces a so called recoil pressure. In the meantime, this pressure pushes the molten pool and generates a great deformation of the free surface, and as a consequence, a keyhole is generated. Dynamics of flow, including interactions of molten metal and vapor plume, and dynamics of keyhole shape are very complex and highly unstable. The whole process is characterized by complex multiphysics phenomena. The thesis aims to analyse the characteristic parameters involving in this process using multiphysics modeling tools in COMSOL. The proposed multiphysics models should be able to incorporate the heat transfer for three phases (metal solid, molten liquid and vapor gas). The energy transfer from the laser source to the keyhole and then the solid part should be also fulfilled to determine the heat rate and the cooling rate in this process. Numerical results will be then validated by experimental measurements.

Financement

Bourse Mitacs pour 2 ans

Autres informations
Date de début : 2018-01-01   

Partenaires impliqués : Bombardier Transport (BT), CNRC, ETS   

Candidat recherché
Compétences demandées:
Soudage par fusion, Transfert de chaleur, Mécanique des milieux continus (solides, fluides), Méthodes des éléments finis"   

Responsable à contacter
Professeur Tan Pham,Département de Génie mécanique
tél: 514 396 8468
courriel: tan.pham@etsmtl.ca