Soutenance de thèse de Ravo RAMANANTSOA

Caractérisation expérimentale d’un plasma d’arc et de son interaction avec les électrodes

L'arc électrique est utilisé comme source d'énergie dans de nombreux procédés industriels comme la soudure ou la découpe de matériaux métalliques. Dans la plupart de ces applications, la connaissance et la quantification du transfert d'énergie entre le plasma d'arc et les divers constituants du système sont primordiales en vue de mieux contrôler et d'optimiser les procédés. Deux approches complémentaires peuvent être utilisées pour ces études : la modélisation et les mesures expérimentales. Ces travaux de thèses ont consisté à réaliser des mesures sur différentes configurations d'arc transféré avec deux objectifs : le premier d'étudier et de caractériser en fonction du temps l'interaction de l'arc avec les électrodes et les matériaux avoisinants, le second de fournir des jeux de données les plus complets possibles afin de pouvoir valider les modèles. Le transfert d'énergie plasma-électrode est quantifié à partir d'une approche inverse développée en tenant compte de l'aspect temporel. Les mesures expérimentales couplées à ces méthodes ont permis d'obtenir la part d'énergie transférée aux électrodes. Des mesures spectroscopiques ont été effectuées en complément au niveau du plasma pour le caractériser et d'établir ainsi un bilan global de l'énergie mise en jeu.

Electrical arc is used as a power supply in many industrial processes such as metal welding or cutting. In most of these applications, the knowledge and the quantification of the energy transfer between the plasma and the components of the system are very important in order to optimize the process. Two complementary approaches can be used for these studies: numerical modeling and experimental measurements. This thesis consisted in making measurements on different transferred arc configurations with two objectives: first to study and characterize the interaction of the arc with the electrodes and the surrounding materials, the second to provide a complete database in order to validate models. The energy transfer is quantified using an inverse approach taking into account the temporal aspect. These experimental measurements combined with our inverse method allowed us to obtain the energy transferred to the electrodes. Spectroscopic and radiative losses measurements were performed to characterize the plasma column and to establish a total energy balance in the system.