Etude du soufflage magnétique de l'arc électrique de soudage

Les procédés de soudages à l’arc électrique restent les plus largement utilisés en fabricationssoudées. La nature de l’arc électrique rend celui-ci particulièrement sensible aux champsmagnétiques. Les forces électromagnétiques créées par ces champs peuvent être à l’origine dela déflexion et de l’instabilité de l’arc jusqu'à, dans certaines conditions, éteindre l’arcélectrique. Ce phénomène complexe et imprévisible est connu dans l’industrie sous levocable « soufflage magnétique de l’arc ». Il est rencontré surtout sur des matériauxmagnétisables, lors de soudage en fond de chanfrein, en angle et sur les extrémités de piècesde longues dimensions comme les gazoducs.Il peut être la cause d’apparition de nombreux défauts et même rendre impossible laréalisation de l’assemblage. Les conséquences techniques et économiques de l’apparitiond’un tel phénomène peuvent être particulièrement lourdes.Cette thèse tente d’étudier ce phénomène et de mettre en évidence les différentes causes deson apparition ainsi que l’étude qualitative et quantitative de l’influence des différentsparamètres impliqués dans le processus.Face à la pluralité de connaissances requises, une étude bibliographique est d’abord réaliséedans une première partie. Elle constituera une base de connaissance utile pour les problèmesétudiés dans ce travail : L’arc électrique de soudage, sa particularité et les phénomènesélectromagnétiques et magnétohydrodynamiques.Dans une deuxième partie, une étude expérimentale est menée. Des analyses théoriques etexpérimentales ont été présentées pour mettre en évidence le mécanisme de soufflage de l’arcde soudage. Un programme d’essai a été réalisé pour déterminer les paramètres quiinfluencent ce phénomène. Ainsi, on a déterminé qualitativement et quantitativement lesdifférentes causes du soufflage de l’arc, et on a montré, grâce à des dispositifs expériment aux simples, que la position de la masse n’est pas le facteur majeur du soufflage comme présentédans la littérature.Cette étude a permis aussi de montrer une importante variation des forces magnétiques aucours de l’opération de soudage de la première passe et les passes de remplissage en fonctionde la position de l’arc sur toute la longueur du chanfrein en découplant l’effet de la masse et celui de la matière magnétique autour de l’arc.Le travail aborde ensuite la question de déformation de la colonne de l’arc plongé dans unchamp magnétique transversale. Ici encore, les essais pratiques et la modélisation sontemployés de manière complémentaire ce qui a permis de déterminer une relation simple entrele courant de soudage, la longueur de l’arc et l’intensité du champ magnétique. Une valeurdite critique du champ magnétique, au-delà de laquelle la qualité du cordon n’est plusgarantie, est proposée.Une piste également de nature électromagnétique est également suggérée afin de lutter contrele soufflage de l’arc par l’application d’un contre champ magnétique. L’expérimentation amontré qu’elle peut être une solution efficace.Enfin, une application industrielle des champs magnétiques en soudage est proposée en vuede développer des technologies de soudage innovantes.