Dispositif expérimental de chauffage rapide par effet Joule

<daniel.maisonnette,daniel.nelias>@insa-lyon.fr
LaMCoS, Université de Lyon, CNRS, INSA-Lyon UMR5259, 18-20 rue des Sciences - F69621 Villeurbanne Cedex
Comparaison Gleeble
+Essais de torsion possibles (extensomètre bi-axial)
+Partie mécanique plus performante (encombrement, capacité, vitesse)
+Chauffage plus rapide lors de mesures mécaniques (limité sur la Gleeble)
-Régulation difficile à partir de 150 °C/s non rencontrée sur la Gleeble
-Performances moyennes au refroidissement
Contexte et objectifs du dispositif
Etude de qualification anticipée du caisson du RJH (Réacteur Jules Horowitz)
Etude de l’alliage d’aluminium 6061-T6 à durcissement structural
Les propriétés mécaniques du matériau sont liées à son état de précipitation (distribution de
taille des précipités)
Evaluer l’influence mécanique de l’état de précipitation sur les caractéristiques mécaniques à
température ambiante et à chaud
Représenter le chargement thermique imposé par une opération de soudage FE dans la ZAT
(vitesse de chauffage de l’ordre 200 °C/s)
Dispositif expérimental de chauffage rapide par effet Joule
Daniel MAISONNETTE
1;2
, Daniel NELIAS
1
1
LaMCoS, INSA-Lyon
2
AREVA TA
Observation MET
Observation MET
du 6061
du 6061- -T6 après T6 après
chauffage à 400 °C
chauffage à 400 °C
Système de chauffage par effet Joule
Schéma électrique
Effet Joule  un courant électrique
traverse l’éprouvette
Utilisation d’une alimentation électrique
triphasée de puissance maximale
50 kW, fabriquée par Cecla
Régulation possible si U ≥ 2V  ceci
n’est pas possible avec l’éprouvette
seule car sa résistance est trop faible
Ajout d’un résistor en graphite pour
augmenter la tension aux bornes du
générateur
Éprouvette
2 – 10 V
0 – 5000 A
R = 0,13 mΩ
Résistor
Photos du système de chauffage
Transformateur
Redresseur
(pont de diodes)
Capteur de
courant
Barres de sortie
Courant
Mors en cuivre
Entretoise isolante
(Vetronite)
Eprouvette
Circuit de
refroidissement
Chargements thermiques
Eprouvette [6 mm ; L=100 mm
La grande longueur de l’éprouvette
permet d’obtenir un gradient
thermique suffisamment faible pour
effectuer des caractérisations précises
Charg. Therm. mesurés
Utilisation du dispositif expérimental
Mise en place de l’éprouvette Réglage des PID du dispositif de chauffage
Pour obtenir une vitesse de chauffage constante
(représentative du soudage FE)  utilisation
obligatoire du correcteur P seul  prise en compte de
l’erreur statique dans la commande
Le correcteur I n’est pas utilisable à cause de
l’augmentation de vitesse pour annuler l’erreur statique
Exemple de résultats
Influence de la température atteinte sur les propriétés
mécaniques à température ambiante