Interaction laser/matière en régime confiné pour des petites taches focales (inférieures au mm) - Application au renforcement de surfaces par grenaillage laser
Creators: name: Rondepierre, Alexandre
Publisher: name: figshare
Year: 2022
Subjects: subject: Plasma Physics
subject: 20502 Lasers and Quantum Electronics
subject: FOS: Physical sciences

description: <strong>Résumé</strong> <br> Le grenaillage laser (LSP – Laser Shock Peening) est un procédé de traitement de surface utilisé principalement dans les domaines aéronautique, naval et nucléaire afin de renforcer les métaux utilisés, prolonger leur durée de vie et in fine alléger les structures obtenues. Cette problématique clef de renforcement des métaux est étudiée depuis les années 1970, et des configurations industrielles fonctionnelles sont effectives depuis 20 ans. Dans le cadre de cette thèse, nous avons souhaité étudier plus finement l’interaction entre le laser de puissance et la matière sous sa quatrième forme (plasma), dans le régime de confinement eau. En particulier, cette étude a été menée pour les taches laser submillimétriques, avec comme objectif de pouvoir adresser de nouvelles problématiques : traitement de zones claustrées, transport du faisceau laser par fibre optique et développement d’une configuration haute cadence sans revêtement de protection thermique. Face à ces besoins identifiés dans le projet ANR Forge Laser et conjointement aux développements récents atteints par Thales concernant les lasers solides de puissance pompés par diodes (DPSS – Diode Pumped Solide State) avec le système THEIA (200 Hz, 10 ns, 1 J), nous avons mis en œuvre et caractérisé une nouvelle plateforme de traitements par grenaillage laser. Cette thèse s’articule autour de quatre parties : une synthèse de l’état de l’art et une identification des questions scientifiques et industrielles en suspens ; une présentation des diagnostics expérimentaux utilisés ; la compréhension et la maîtrise du procédé, notamment à travers le développement de nouveaux modèles pour l’expansion des plasmas ; enfin, la caractérisation des traitements de grenaillage laser effectués sur la nouvelle plateforme Rogue Laser, basée sur le laser THEIA 200 Hz. <br> <strong>Abstract</strong> <br> Laser Shock Peening (LSP) is a surface treatment process used mainly in the aeronautical, naval, and nuclear fields in order to strengthen used metals, extend their lifetime and thus lighten the whole structures. This key issue of metal reinforcement has been studied since the 1970s, and functional industrial configurations have been effective for more than 20 years. In this thesis, we wished to study with more accuracy the interaction between the laser and the matter (in its fourth state, called a plasma), in the water confinement regime. Especially, this study was carried out for submillimetre laser spots, with the aim of being able to address new issues: treatment of sheltered areas, beam transportation through optical fibre and development of a high-repetition rate configuration without using a thermal protective coating. To answer these needs identified in the ANR Forge Laser project and by exploiting the recent developments achieved by Thales regarding diode-pumped solid-state lasers (DPSS) with the THEIA laser system (200 Hz, 10 ns, 1 J), we have implemented and studied a new platform to perform LSP treatments.