CHAPITRE 6 - MÉTHODES DE PRÉPARATION DES SURFACES
26 1
Transfert thermique
L'interaction avec le faisceau n'intéressant qu'une très faible épaisseur, l'énergie
est ensuite transmise en profondeur par conduction thermique. L a température
T atteinte a u bout du temps t peut être calculée en recherchant les solutions de
l'équation classique de conduction :
(6.6)
avec C = capacité thermique volumique (J.m-3.K-1)
K = conductivité thermique (W.m-lK1)
S = fonction d'apport calorifique (W.m-3).
P
La résolution de cette équation n'est pas très simple en raison des variations de
C p . de K et de A avec la température. On fait largement appel aux méthodes
numériques basées sur le calcul par éléments finis.
La figure 6.12 donne u n exemple de cycle thermique laser, obtenu expérimentalement à l'aide de thermocouples de 0,5 mm à très faible constante de temps (25 ms)*.
2.2.2. Interactions avec l'environnement : plasma laser
Le faisceau laser interagit également avec le gaz de couverture se trouvant audessus de la surface à traiter : avec l'azote ou l'argon, on forme u n plasma dès
800
600
400
200
O
"C
Fai eau
I ,
-
J
aser
a x=0,5rnm
b x = l r n r n
c x=2rnrn
d x=4rnrn
e x = 6 r n m
Thermocouple
= mm
g x = 10 rnm
h x=15rnrn
t.
1
2
3
4
5
6
Fig. 6.12. Exemples de cycles thermiques rapides correspondant a l'interaction d'un faisceau de
laser CO, (3 O00 W.cm-*) avec un cylindre d'acier (diamètre 8 mm) pendant 0,5 s.
* Boisselier D., ENSAIS et IREPA LASER.