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Ven. 24/06/2022 09:00 Amphi Jean Jacques Moreau, Bâtiment 2, RdC

Soutenance de Thèse
HACQUARD Christophe (LMGC (AS))
Fabrication additive par procédé arc-fil : élaboration et caractérisation en fatigue de pièces en acier 316L et alliage de titane TA6V

Sommaire:

Le procédé de fabrication additive WAAM (wire-arc-additive-manufacturing), dérivé du procédé de soudage à l’arc, est plébiscité car il permet notamment la réalisation de pièces massives. Il tend cependant à produire des macrostructures de grains colonnaires texturées, menant à une anisotropie de comportement mécanique. Peu de travaux ont été menés à ce jour sur l’impact des paramètres du procédé sur les microstructures formées, ainsi que sur leur comportement mécanique, notamment en fatigue. Dans ce contexte, la fabrication WAAM, et l’étude des structures métallurgiques et des comportements mécaniques des matériaux obtenus,

notamment en phase d’initiation à la fatigue, ont été réalisées. Les matériaux de base choisis sont l’acier inoxydable 316L et l’alliage de titane TA6V. Dans un premier temps, la fabrication d’éprouvettes par empilement de mono-cordons a été réalisée. L’impact du réglage des paramètres du procédé et ses conséquences physiques (caractéristiques électriques de l’arc, températures, taille du bain), mesurées par le biais d’une instrumentation in-situ, sur les géométries obtenues (taille de cordons, qualité du mouillage), a été analysé. Dans un second temps, l’impact des jeux de paramètres sur les caractéristiques des structures granulaires formées, ainsi que sur les particularités des sous-structures, a été étudié en lien avec les données physiques récoltées. Les phénomènes de solidification et d’évolution en phase solide propres au procédé WAAM, différents pour chacun des deux matériaux étudiés, ont été discutés. L’application de traitements thermiques a permis l’obtention de matériaux différents des états bruts (proportions de phases, tailles des sous-structures…). Le comportement mécanique des structures fabriquées par WAAM a ensuite été étudié par le biais d’essais de traction, de cyclage par paliers de charges, et enfin de fatigue. Ces essais sont complémentaires, et permettent d’appréhender les phénomènes de déformation plastique et d’initiation de fissures en fatigue. Ces analyses ont été menées dans un cadre thermomécanique : des champs d’énergies de déformation et de sources de chaleur sont estimés après traitement d’images CCD et infrarouge. L’évolution de la dissipation intrinsèque témoigne de phénomènes irréversibles d’endommagements. Ces analyses ont permis de révéler des différences de comportements selon

la direction de chargement et les microstructures générées. Les calculs de champs de déformation et de dissipation ont permis d’identifier les zones favorisant la déformation et l’endommagement de fatigue au sein des éprouvettes. Ils contribuent à une meilleure compréhension des comportements des matériaux, et de l’influence des caractéristiques microstructurales induites par les réglages du procédé.


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