qcm 4 Flashcards

(87 cards)

1
Q

Quelles sont les conséquences en surface d’une irradiation laser de 0,5 W/cm2 pendant 10ms sur un acier?

A

Echauffement de la surface
Fusion du matériau

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2
Q

Comment évolue le diamètre d’un faisceau laser focalisé à l’aide d’une lentille convergente?

A

Il diminue lorsque la longueur focale est plus longue

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Q

Quelles sont les conséquences en surface d’une irradiation laser de 2 GW.cm-2 pendant 10 ns sur un acier

A

Echauffement de la surface
Vaporisation du matériau
Création d’une onde de choc dans le matériau
Fusion du matériau

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4
Q

Quelles sont les conséquences en surface d’une irradiation laser de 1 MW.cm-2 pendant 10 ms sur un acier

A

Formation d’un capillaire de vapeur
Echauffement de la surface
Vaporisation du matériau
Fusion du matériau
Formation d’un bain liquide

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5
Q

Comment évolue la densité de puissance (W/cm²) lorsque le diamètre du faisceau laser éclairant l’entrée de la lentille de focalisation augmente ?

A

Elle diminue

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6
Q

On considère le chauffage d’une surface métalique par un laser un régime continu (P = cte = 1kW) ou impulsionnel (impulsions de 4ms et P = 1kW) avec un faisceau laser de diamètre 1mm et une vitesse de déplacement relative pièce/laser de 2 m/min. Quel est le temps caractéristique d’interaction laser/matière en régime continu?

A

0,03 s

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7
Q

Quel est le temps caractéristique d’interaction laser/matière en régime impulsionnel?

A

0,004 s

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8
Q

Lors d’un traitement de surface de matériaux métaliques, quel es l’ordre de grandeur de l’épaisseur de matière supperficielle sur laquelle se produit le dépôt d’énergie laser par collisions électrons-photons (sans considerer la diffusion thermique qui en résulte)?

A

moins de 1 micro m –> quelques centaines de nanometres

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9
Q

Quel traitement de surface par laser peut-on choisir pour améliorer la tenue en fatigue de l’ensemble de matériaux métaliques?

A

Le choc laser, qui crée des contraintes résiduelles de compression, en réduisant ainsi les contraintes réelles appliquées au matériau

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10
Q

“L’une de ces deux descriptions correspond au champ thermique des lasers à disque et l’autre
des lasers à barreau. Mettez le chiffre 1 dans la case correspond à la thermique du laser à
disque et 2 pour celle du laser à barreau.”

A

Le milieu amplificateur est à température constante, il n’a pas de gradient thermique.
Le milieu amplificateur n’est pas à température constante, il a un gradient thermique

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11
Q

“Calculer la ““longueur de diffusion”” de la chaleur, dans un matériau dont la diffusivité est
égale à 3cm²/s, pendant une durée de chauffage de 5 ms ?”

A

2,45 mm

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12
Q

“Dans une image formée à l’aide d’un microscope électronique à balayage, les électrons
secondaires émis suite à l’interaction électrons/matière sont porteurs d’information de nature :”

A

topographique

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13
Q

Quelles sont les conséquences en surface d’une irradiation laser de 1 GW/cm2 pendant 10 ns sur un alliage d’aluminium?

A

Vaporisation du matériau
Echauffement de la surface
Fusion du matériau
Création d’une onde de choc dans le matériau

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14
Q

Quel est le temps caractéristique d’interaction entre un électron et la matière?

A

1 fs

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15
Q

en fabrication additive par projection, quels sont les paramètres du procédé qui influent de manière significative sur la variation de la hauteur par couche?

A

Vitesse de déplacement
Débit massique

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16
Q

Dans l’approximation du modèle 1D en régime stationnaire, peut on estimer la température d’une surface éclairée par un faisceau laser de diamètre 200 micro m et d’intensité I = 1 MW/cm^2? On donne K = 100 W/Mk

A

Oui

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17
Q

“Quelle puissance faudrait il fournir pour fondre un bloc de 0.1 kg de Cuivre (en partant de la
température ambiante à 25°C) en 10 secondes (utiliser les données du cours)?”

A

6,69 kW

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18
Q

“Quelle grandeur ne doit pas être négligée dans le calcul de la propagation d’un faisceau « top
hat »”

A

La longueur d’onde

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19
Q

“Quel est l’ordre de grandeur de la vitesse de perçage d’un acier irradié avec une intensité de 20
MW/cm² ?”

A

2 m/s

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20
Q

“Quel est l’ordre de grandeur de la vitesse de perçage d’un alliage d’aluminiun irradié avec une
intensité de 20 MW/cm² ?”

A

6 mm/ms

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21
Q

Le ou lesquels de ces lasers sont accordables en longeur d’onde?

A

Ti: Saphir

Laser à colorant

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22
Q

“Parmi ces 3 matériaux, lequel est le plus absorbant, à une longueur d’onde laser de 1.06
micron, pour une même rugosité de surface ?”

A

Graphite

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23
Q

“Dans une image formée à l’aide d’un microscope électronique à balayage, les électrons rétrodiffusés émis suite à l’interaction électrons/matière sont porteurs d’information de
nature :”

A

chimique

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24
Q

“Peut-on obtenir, à l’endroit de la zone irradiée, la fusion locale d’un bloc de cuivre avec une
intensité laser absorbée de 10 kW/cm² irradiant continuement, d’une façon homogène, une
surface de 0.5 mm de rayon (On considère le bloc suffisamment gros pour le considérer comme semi-infini, avec une surface irradiée plane). Température initiale du bloc de Cu :
25°C”

A

Oui

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25
L'ordre de grandeur de la profondeur de champ d'un microscope électronique à balayage est :
nanométrique
26
Un mode transverse correspond à
Une distribution d’intensité
27
A partir de quelle puissance faut-il commencer à se prémunir du risque laser
1mW
28
L'ordre de grandeur de la profondeur de champ d'un microscope optique est :
micrométrique
29
"Quel est l’ordre de grandeur de la densité de puissance en percage par laser en mode de percussion ?"
10 MW/cm²
30
en soudage par point, quel phénomène est responsable de la fusion?
La constriction des lignes de courant
31
Pourquoi le laser peut souder sous air alors que le FE d'électron non?
L'air est transparent pour le faisceau laser
32
en soudage, à quoi correspondent les forces de Lorentz?
Ceux sont des forces électromagnétiques
33
"On considère la fabrication directe d’un alliage de titane par interaction laser-poudre-bain liquide métallique, avec injection coaxiale de la poudre par rapport au faisceau laser. L’absorptíon du rayonnement par le jet de poudre se fait vía une loi de type BeerLambert exp(-oz) avec z=1ongueur d’interaction. Quels sont les paramètres qui conditionnent la temperature d’un grain de poudre arrivant dans le bain liquide ? (plusieurs réponses possibles)"
Le diamètre des grains de poudre La distance de travail (distance entre la sortie de la buse et le substrat fondu) La puissance moyenne du laser La vitesse V de déplacement du substrat par rapport au laser Le débit massique de poudre Dm
34
un modèle thermique seul est-il interessant industriellement?
Oui pour connaitre les contraintes dans la pièce
35
Quelle différence y a-t-il entre un dépôt laser (cladding) et un alliage laser (alloying) (plusieurs réponses possibles)
Le niveau de dilution dans le substrat est plus important dans le cas des alliages Les alliages ne peuvent être envisagés qu’entre des métaux présentant un domaine de solubilité commun
36
"Pour quelle longueur d’onde laser obtient-on la plus grande absorptivité de la surface d’une cible en Fer ? "
0,3 microns
37
"La silice (le sable) possède une diffusivité D = 10-4 m²/s. L'exprimer en km²/mois (on considérera que 1 mois compte 30 jours)"
2,63*10^-4 Km2/mois
38
"Afin de conserver les conditions d'irradiation constantes, la distance de travail (distance entre le plan focal et la surface de la cible) doit être assurée entre les différents tirs lasers, pièce à pièce. Laquelle de ces 2 distances focales demande la plus grande précision de positionnement ?"
100 mm
39
"Vous souhaitez réaliser une analyse chimique semi-quantitative à l'aide d'une MEB en utilisant un détecteur de type Energy Dispersive Spectrun (EDS). Vous souhaitez quantifier les taux de chrome et de nickel dans différentes zones d‘un acier inoxydable. Quelle tension pour le faisceau des électrons incidents choisissez-vous ? Motivez votre réponse. Données: Energie de la raie K du chrome : 5,41 keV Energie de la raie K du nickel 7,47 keV"
5 kV
40
"Dans un laser à disque fait 0,5mm de hauteur et 25mm de rayon. Quelle puissance moyenne maximale peut-on extraire de chaque disque ?"
4kW
41
Quelle est alors l’ordre de grandeur de la puissance extraite par mm3 ?
5W
42
"Quel est l’ordre de grandeur des épaisseurs de zone fondue correspondantes pour un procédé maîtrisé ?"
100-1000μm
43
Quelle est le seuil en intensité du perçage par percussion ?
2 MW/cm²
44
"Le cuivre possède une diffusivité k=1,16*10^-4 m²/s. L’exprimer en mm²/ms :"
1,16*10^-1
45
"Quel est l’ordre de grandeur de la vitesse de pénétration du front liquide dans le modèle du piston en régime de soudage laser ?"
1 m/s
46
"Pourquoi le rayonnement laser est-il fortement absorbé par le capillaire, en régime de soudage à 1,06μm ?"
A cause du piégeage géométrique
47
"Quelle est la puissance laser typique déposée par unité de longueur du capillaire, dans le procédé de soudage laser en régime de pénétration profonde ?"
1 kW/mm
48
Lequel de ces deux procédés met en oeuvre une buse de gaz?
DMD
49
Quel procédé a le meilleur rendement thermique (Pth/Pelec)?
Le soudage sous flux en poudre --> 90%
50
Quels sont les modes de transfer de matière en soudage MIG?
Le mode court-circuit Le mode globulaire Pulverisation axiale Veine rotative
51
Quels sont les intérèts de la simulation numérique vis-à-vis de l'expérience?
La consommation d'énergie réduite Le temps de developpement réduit La consommation de matière réduite
52
Pourquoi décrit-on numériquement la source laser comme une source de chaleur surfacique?
Parce que la profondeur d'interaction est très faible
53
Quel est l'épaisseur de métal caractéristique nécessair pour diminuer le rayonnement transmis d'un facteur 10?
20 nm
54
Lequel de ces deux procédés met en oeuvre un racleur?
SLM
55
Quelles sont les physiques généralement traitées dans une simulation industrielle?
La thermique et la mécanique des fluides
56
en soudage en mode capillaire de vapeur (key-hole), la limite minimale de largeur du cordon a pour origine principale?
La taille du faisceau dans la zone d'interaction Le rapport des distances focales des deux lentilles
57
Quelle(s) condition(s) permet(ent) un rendement matière théorique de 1?
La largueur et la longueur de la zone fondue doivent plus grandes que le diamètre du jet de poudre Le diamètre du jet de poudre en son point focal doit être le plus petit possible
58
en analyse coût bénéfice, quelles sont les paramètres influents au 1er ordre?
taille de lot
59
Dans quel intervalle de longueur d'onde l'absorptivité des métaux est elle plus faible?
ir lointain
60
Pourquoi appelle-t-on le régime de "Rosenthal" ainsi?
Car il se caractérise par la propagation d'une onde à la surface du liquide
61
Quelle est la longueur caractéristique de diffusion de la chaleur pour un métal à la température de fusion au bout de 1 ms? On donne K = 25*10^-6 m^2/s
1mm
62
Quelle physique est à résoudre en premier lors d'une simulation de procédès lasers?
La thermique
63
Pourquoi utilise-t-on la simulation numérique des procédés laser dans l'industrie aujourd'hui?
Détermination des conditions opératoires optimales Gain de temps Prédiction des effets mécaniques résiduels
64
Lors d'une simulation du soudage laser, il est possible de traiter le problème en stationaire?
Oui, c'est plus facile numériquement
65
en soudage laser, le gaz d'apport sert généralement à:
Couper le jet de vapeur Dévier les éjections Eviter l'oxydation
66
Quelle est l'ordre de grandeur de la vitesse à choisir si l'on veut souder des pièces de 4mm d'épaisseur à 4KW?
4 cm/s
67
De manière générale, comment peut-on identifier les effets du soudage sur une pièce?
Par l'expérience Par le calcul numérique
68
Quel est le nombre de photons contenus dans une impulsion de 20 KW pendant 10 ms issue d'un laser nd:YAG (h=6,62e-34 et c=3e8
10^20 photons
69
en soudage laser, sur quoi repose la stabilité du cordon?
Sur l'interaction liquide/vapeur
70
Quelle(s) est/sont le/les ordre(s) de grandeur de(s) dimension(s) moyenne(s) des grains de poudre utilisées en SLM et DMD?
100 micro m 10 micro m
71
Différence entre un clipt laser (cladding) et un alliage laser (alloying)
1. Le niveau de dilution dans le substrat est plus important dans le cas des alliages 2. Les alliages ne peuvent être envisagés qu'entre des métaux présentant un domaine de solubilité commun 3. Les Interfaces sont plus planes dans le cas des dêpots
72
Quelles sont les conséquences d'un milieu amplificateur a T=cte et non constante?
1. T=cte: Pas de gradient thermique - > Laser à disque 2. T non cte: Gradient thermique - > Laser à barreau
73
Quelle est l'architecture d'un laser?
1. Une source électrique 2. un miroir réfléchissant et un mirroir partiellement réfléchissant 3. Lampe flash 4. un cylindre en aluminium 5. Cristal de rubis
74
Parmi ces 3 métaux, celui le plus absorbant, à une longueur d'onde 1,06 micron pour même rugosité de surface est:
Graphite
75
En analyse coût bénéfice, quels sont les paramètres influents au 1er ordre?
Taille de lot
76
Dans une four micro-ondes de 1 kW, combien de temps doit-on chauffeur une tasse de 30 cl de l'eau pour que sa température augmente 40° K
1 min
77
En fabricattion additive, quels sont les paramètres dominants sur la geométrie du cordon?
Vitesse de déplacement Puissance moyenne laser Taille du faisceau laser sur la pièce Débit matière
78
Pour une puissance de 4 kW pour faisceau de 600 μm, les vitesses de soudage correctes en laser sont de l'ordre de?
50 cm/s
79
En fabrication additive LPBF, quel phénomène est à l'origine de la dénudation et dégradé la rugosité?
Les mouvements convectifs du gaz de couvertes
80
Quel est la plage opératoire en intensité du procédé de perçage à la volée?
50 à 10^3 kWcm-2
81
Dans l'approximation du modèle 1D en régime stationnaire, calculer l'ordre de grandeur du temps nécessaire pour atteindre la température de vaporisation du fer au centre d'une surface éclairée par un faisceau laser de diamètre 200 μm et d'intensité I = 1 MWcm-2
3 μs
82
Dans une simulation de procédé laser, la source est généralement considéré comme
Surfacique
83
Quel est le rôle du gaz appliqué en perçage en régime de percussion à des intensités élèves?
Portéger les optiques des remontées de métal
84
Lequel de ces procédés permet d'obtenir majoritairement des graind de poudre sphérique?
Atomisation à gaz
85
En fabrication additive, pour pouvoir protéger les pièces de l'oxydation durant l'élaboration des pièces, quel(s) gaz de protection peut(vent) être utilisé(s)?
Argon
86
La première application industrielle a concerné
Le perçage de filière de diamant
87
Pour réduire la vaporisation en soudage, il faut
Un faisceau plus large Une puissance moins importante