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Connaître, contrôler, définir et simuler le soudage

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Le programme Inzat sur le soudage développé depuis 10 ans entre l’Insa de Lyon, l’Enise de St Etienne et des industriels du nucléaire, repart pour une quatrième tranche avec de nouveaux membres, notamment côté sim

Le programme Inzat développé depuis 10 ans entre l’Insa de Lyon, l’Enise de St Etienne et des industriels du nucléaire, repart pour une quatrième tranche. Aux industriels du début, Framatome, EdF et l’autorité de sûreté nucléaire viennent s’ajouter EADS et ESI Group, ainsi que la région Rhône-Alpes en soutien financier. A l’occasion du lancement de la quatrième phase du programme, l’université de Shangaï est associée au travers de son institut du soudage, ainsi que l’université technique de Delft.

Savoir ce qui se passe dans une soudure n’est déjà pas simple. Savoir ce qui se passe lorsque l’on crée un assemblage par plusieurs soudures… personne ne sait calculer cela. Et pourtant la soudure est un moyen privilégié d’assemblage des métaux pour réaliser des structures parfois très importantes comme une chaudière nucléaire, un pont, ou plus réduites comme un châssis de véhicule.

Si la soudure est très pratique, elle est aussi un point faible ; elle est souvent à l’origine de déformations qui modifient les cotes prévues mais aussi de fissures qui affectent la durée de vie de l’équipement. La soudure est aussi utilisée pour corriger un défaut apparu pendant la durée de vie de l’équipement, voire réassembler après une casse. Vaut-il mieux réparer ou changer la pièce en cause ? Le calcul n’est pas évident.

Les enjeux sont parfois de taille comme dans le nucléaire, d’où la présence des acteurs du nucléaire à l’origine du programme Inzat (Areva maintenant, EDF et le BCCN bureau de contrôle des chaudières nucléaires, de l’autorité de sûreté nucléaire).

Mais les connaissances acquises depuis 10 ans, les méthodes de calculs développées intéressent fortement l’automobile, l’aéronautique (EADS CCR), la construction mécano-soudée en général ; ESI Group, développeur de logiciels participe maintenant à part entière à Inzat.

Il y va de la durée de vie des équipements, de la conception de procédés de soudage efficaces (dans quel ordre réaliser les différentes soudures d’un assemblage pour minimiser les déformations).

Chaque phase d’Inzat d’une durée de trois ans a été dotée d’environ 500 k€ et a donné lieu à plusieurs thèses précise Jean François Jullien professeur à l’Insa et responsable scientifique du programme. C’est encore le cas pour la quatrième phase lancée en ce début d’année.

Alain Combescure directeur du laboratoire LaMCoS de l’Insa de Lyon souligne que les progrès réalisés dans la connaissance du soudage n’ont pu avoir lieu qu’en réunissant autour d’une même table les spécialistes de thermique (flux de chaleur), de mécanique (contraintes) et des matériaux (métallurgie).

«Après dix ans de recherches fondamentales, nous comprenons la formation des contraintes résiduelles, mais encore mal les déformations résiduelles, notamment sur les pièces longues. La phase quatre devrait nous donner une meilleure compréhension des distorsions des assemblages. Il nous faut accroître l’efficacité des programmes mis au point (réduction des temps de calculs), accroître la robustesse de ces programmes (avoir de meilleures prévisions des distorsions), améliorer la précision dans la prévision des fissurations et des endommagements. »

Caractéristique de la phase 4, l’ouverture à d’autres industriels que ceux du nucléaire et à d’autres pays : les Pays-Bas dans une collaboration avec l’université technique de Delft et avec la Chine au travers du Welding Institute de l’université de Shangaï (2 thésards chinois à Lyon).

 Les travaux côté français sont plutôt fondamentaux et seront bien complétés par les compétences des chinois plus tournés vers la réalisation des pièces industrielles. Cette coopération entre établissements de recherche est aussi un moyen offert aux industriels français d’accéder à l’industrie et à la recherche chinoise.

Christian Guyard

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