Influence du soudage laser Nd˸YAG sur les propriétés métallurgiques et mécaniques de l'alliage de titane TA6V PDF Download
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Author: Benjamin Sarre Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
Book Description
Le soudage est une opération consistant à assembler deux ou plusieurs pièces afin d'assurer la continuité d'une structure. Toutefois, l'opération de soudage n'est pas sans conséquence pour le matériau cible. En effet, l'état métallurgique et mécanique de ce dernier est profondément affecté. Cette étude vise à une meilleure compréhension de l'influence du procédé de soudage sur l'état métallurgique et mécanique de l'alliage de titane TA6V. L'état métallurgique de la liaison soudée a été caractérisé. Ces analyses ont mis en évidence un fort gradient de microstructure entre la zone fondue et le métal de base. Ces évolutions engendrent des contraintes résiduelles. Ces dernières ont été évaluées par le biais de la diffraction des rayons X. Une campagne d'essais a été réalisée à l'ESRF (ligne BM02). Les champs de contraintes ont été comparés aux prédictions d'un modèle de comportement mécanique. Les évolutions de microstructure sont également la source d'un gradient de propriétés mécaniques. Le comportement mécanique des liaisons soudées a été étudié. La zone fondue présente des caractéristiques mécaniques supérieures à celles du métal de base. La rupture intervient au sein de ce dernier, malgré la présence de défauts dans la zone fondue. Les résultats ont été comparés au modèle de Gurson-Tvergaard-Needleman. Le modèle permet de restituer de façon très satisfaisante le comportement mécanique des liaisons soudées.
Author: Benjamin Sarre Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
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Le soudage est une opération consistant à assembler deux ou plusieurs pièces afin d'assurer la continuité d'une structure. Toutefois, l'opération de soudage n'est pas sans conséquence pour le matériau cible. En effet, l'état métallurgique et mécanique de ce dernier est profondément affecté. Cette étude vise à une meilleure compréhension de l'influence du procédé de soudage sur l'état métallurgique et mécanique de l'alliage de titane TA6V. L'état métallurgique de la liaison soudée a été caractérisé. Ces analyses ont mis en évidence un fort gradient de microstructure entre la zone fondue et le métal de base. Ces évolutions engendrent des contraintes résiduelles. Ces dernières ont été évaluées par le biais de la diffraction des rayons X. Une campagne d'essais a été réalisée à l'ESRF (ligne BM02). Les champs de contraintes ont été comparés aux prédictions d'un modèle de comportement mécanique. Les évolutions de microstructure sont également la source d'un gradient de propriétés mécaniques. Le comportement mécanique des liaisons soudées a été étudié. La zone fondue présente des caractéristiques mécaniques supérieures à celles du métal de base. La rupture intervient au sein de ce dernier, malgré la présence de défauts dans la zone fondue. Les résultats ont été comparés au modèle de Gurson-Tvergaard-Needleman. Le modèle permet de restituer de façon très satisfaisante le comportement mécanique des liaisons soudées.
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CETTE ETUDE FAIT L'OBJET D'UNE CONTRIBUTION A L'ETUDE DU DECOUPAGE ET DU SOUDAGE PAR PROCEDE LASER CO2 DE L'ALLIAGE DE TITANE TA6V. ELLE VISE, D'UNE PART, LES ASPECTS TECHNOLOGIQUE ET METALLURGIQUE; ET D'AUTRE PART, LES CONSEQUENCES DES MODIFICATIONS METALLURGIQUES GENEREES PAR L'OPERATION DE SOUDAGE SUR LA RESISTANCE MECANIQUE DES JOINTS SOUDES. L'ETUDE DE L'INFLUENCE DES PARAMETRES OPERATOIRES, RELATIFS AU DECOUPAGE ET AU SOUDAGE LASER, A ETE REALISEE EN UTILISANT LA METHODOLOGIE TAGUCHI. CES RESULTATS, OBTENUS SUR DES TOLES DE TA6V DE 3,5 ET 8 MM, ONT ETE VALIDES PAR DES ESSAIS COMPLEMENTAIRES. LES DECOUPES EFFECTUEES AVEC DIFFERENTS GAZ INERTES ONT ETE CARACTERISEES SUR LA BASE DES LARGEURS DE LA SAIGNEE, DE L'ANGLE DE STRIATION, DE LA RUGOSITE ARITHMETIQUE, DE L'ETENDUE ET DE LA DURETE DE LA ZAT. L'INFLUENCE DE L'ADDITION D'UNE FAIBLE TENEUR EN OXYGENE SUR LA QUALITE DE LA DECOUPE A ETE ETUDIEE. IL EN RESULTE QUE L'ON PEUT OBTENIR DES DECOUPES DE BONNE QUALITE ET EXEMPTES D'OXYDATION, MOYENNANT L'UTILISATION D'UNE TETE DE DECOUPE HAUTE PRESSION ET DES PARAMETRES OPTIMISES. LES PARAMETRES OPERATOIRES DE SOUDAGE ONT ETE ETUDIES. LES ESSAIS DE SOUDABILITE EFFECTUES SUR LE TA6V ONT PERMIS D'OBTENIR DES CORDONS BRILLANTS ET EXEMPT D'OXYDATION. LES CARACTERISTIQUES MECANIQUES DES SOUDURES OBTENUES A PARTIR DES ESSAIS DE TRACTION, DE PLIAGE ET DE FATIGUE, AINSI QUE LES STRUCTURES DE TRANSFORMATION ET LES ANALYSES FRACTOGRAPHIQUES SONT REPORTEES ET DISCUTEES. FINALEMENT, LE SOUDAGE LASER DE TOLES DE TA6V EFFECTUE SUR DES BORDS BRUTS DE DECOUPE LASER, A ETE EVALUE ET COMPARE AVEC CELUI EFFECTUE SUR D'AUTRES TYPES DE PREPARATION DE CHANTS. CETTE ETUDE PERMET DE CONCLURE QUE LORSQUE LES PARAMETRES OPTIMISES SONT UTILISES, IL EST POSSIBLE DE SOUDER DES TOLES BRUTES DE DECOUPE LASER, SANS EFFECTUER DE POST USINAGE OU D'AUTRES PROCEDURES DE NETTOYAGE
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L'allégement des structures aéronautiques ainsi que la nécessité de nouvelles fonctionnalités passent par deux verrous technologiques que sont le développement de nouveaux matériaux de structure mais aussi le développement de solutions innovantes d'assemblage, alternatives au mécano-rivetage des structures en alliages aluminium. Le soudage laser est une solution prometteuse. Les difficultés liées à l'application du soudage aux alliages légers justifient les innovations récentes dans la conception de laser pour la recherche d'un meilleur rendement et d'une bonne qualité des soudures exemptes de défauts tels que la porosité, la fissuration à chaud, la perte d'éléments chimiques par vaporisation etc. Ce travail de thèse a porté sur l'assemblage par soudage laser Yb : YAG de tôles minces de l'alliage d'aluminium AA6061-T4. Une première partie de cette étude a permis de déterminer le domaine de soudabilité de la tôle 6061 d'épaisseur 1 mm soudé par laser Yb : YAG. Il s'agit d'un soudage autogène sans métal d'apport en configuration bout à bout. Les échantillons sont soudés à l'aide de deux configurations de fibre ayant chacune une plage de diamètre focal définie. L'influence de la configuration de la fibre et des principaux paramètres de soudage sur les caractéristiques géométriques des cordons et l'ampleur des défauts de soudures ont été étudiés. La métallurgie et les propriétés mécaniques des soudures optimisées ont été caractérisées à différentes échelles. Cette étude a été réalisée dans les différentes zones de la soudure. Les résultats sont par la suite interprétés en fonction des paramètres énergétiques du procédé. L'étude du comportement en corrosion de quatre soudures, choisies parmi le domaine de soudabilité a montré l'absence de couplages galvaniques macroscopiques entre les zones de l'assemblage. Il a aussi été démontré, pour la première fois sur ce système, l'existence, à l'état brut de soudage, d'une « zone sensibilisée », caractérisée par une forme de corrosion intergranulaire. De plus, un post-traitement thermique T6 semble avoir une forte influence sur le comportement du système en faisant disparaître la localisation de la précédente « zone sensibilisée ». La technique AFM/KFM s'est avérée tout à fait adaptée et innovante pour étudier les potentiels de surface locaux et ainsi caractériser les mécanismes de corrosion à l'échelle sub-micrométrique.
Author: Jean Mailley Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages :
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« Le procédé de soudage laser gagne actuellement en popularité dans l’industrie manufacturière. Les joints laser soudés par recouvrement peuvent présenter une infinité de patrons ou motifs de soudage, inhérents à la trajectoire parcourue par le faisceau laser soudeur. Pour le moment les différentes études menées se sont simplement limitées à des formes simples. Treize patrons de soudage sont sélectionnés au sein de cette étude, en lien avec le fabricant de matériel roulant ferroviaire Bombardier Transport, afin d’étudier leurs influences sur les propriétés mécaniques que sont les résistances à la traction et à la fatigue. Une étude morphologique est, préalablement aux études mécaniques, menée afin de sélectionner les paramètres des procédés, mais aussi afin de mesurer les différentes surfaces de connexion entre les plaques soudées. L’étude sur les propriétés de traction se concentre sur la recherche de la résistance ultime de chacun des patrons. Il appert que la résistance en traction des joints soudés dépend principalement de la taille de la surface de connexion et peu du patron de soudage. L’étude sur les propriétés de fatigue se limite à la recherche de la limite d’endurance à cinq millions de cycles pour un ratio de chargement de 0,5 de chaque patron à l’aide de la méthode de l’escalier. La famille des patrons circulaires s’est manifestée comme la meilleure. Des courbes de fatigue sont également tracées pour certains patrons. La pente de ces courbes s’est révélée hautement tributaire des patrons de soudage. Les ruptures par fatigue sont celles qui apparaissent le plus souvent lors de l’utilisation de pièces mécaniques et notamment dans le milieu ferroviaire. Cette recherche propose donc une modélisation du comportement en fatigue des patrons sélectionnés à l’aide de la méthode des éléments finis et des méthodes de dimensionnement à la fatigue des assemblages soudés. Le principe de Neuber est utilisé afin de modéliser la soudure. La contrainte équivalente uniaxiale complètement renversée maximale au sein de chaque patron est finalement calculée afin d’être corrélée aux limites d’endurance mesurées précédemment. -- Mot(s) clé(s) en français : patrons, soudage laser, 201LN, morphologie des soudures, essais de traction, essais de fatigue, méthode de l’escalier, méthode des éléments finis. »--
Author: Antoine Casadebaigt Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
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En associant fabrication additive (FA) et usage des alliages de titane, d'importantes réductions de masse et de coût sont possibles dans l'aéronautique et le spatial. Mais lorsque les alliages de Ti sont utilisés à des températures de plusieurs centaines de degrés, cela peut entrainer une fragilisation par l'oxygène. Dans cette thèse, le comportement en oxydation ainsi que l'influence de la FA et de l'oxydation sur les propriétés mécaniques de l'alliage de titane TA6V élaboré par LBM et EBM ont été étudiés. Des oxydations ont été effectuées de 400 à 600 °C pour des durées de 25 à 10 000 h. La cinétique globale d'oxydation, la croissance de la couche d'oxyde et la diffusion de l'oxygène dans le métal ont été caractérisées. Quatre méthodes de caractérisation de la diffusion de l'oxygène dans le métal ont été comparées. Il a été observé que l'oxydation des grains de poudre présents à la surface des échantillons bruts de FA augmente les gains de masse de façon importante. Cependant, il a été montré que la rugosité élevée des pièces de FA ainsi que l'importante modification de microstructure induite par le traitement CIC, n'ont pas d'influence sur la croissance de la couche d'oxyde ainsi que sur la diffusion de l'oxygène dans le métal. L'utilisation de l'analyse thermogravimétrique anistoherme a permis d'obtenir les cinétiques d'oxydation de 450 à 1000 °C en une seule expérience. Il a ainsi été montré que les cinétiques d'oxydation des TA6V LBM et EBM sont proches d'un TA6V conventionnel et des données de la littérature. Le gain de masse plus élevé du TA6V comparé au Ti6242 provient de la couche d'oxyde plus épaisse alors que la zone de diffusion de l'oxygène est équivalente. Cette zone de diffusion de l'oxygène se fissure durant les essais de traction et réduit légèrement la ductilité des éprouvettes de 1,3 mm d'épaisseur oxydées 2 000 h à 500 et 538 °C et 500 h à 600 °C. Dans les conditions d'oxydation étudiées, les cinétiques d'oxydation des TA6V LBM, EBM et conventionnel sont proches, et l'oxydation influence peu les propriétés mécaniques en traction à température ambiante.
Author: Eric Vermesse Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
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Les alliages de titane sont de plus en plus utilisés dans les domaines de l'aéronautique, des prothèses ou de la construction par exemple. Les pièces sont souvent soumises à d'importantes contraintes mécaniques, en particulier en fatigue. D'un autre côté, les traitements d'anodisation sont appliqués afin d'améliorer certaines propriétés de surface comme l'adhésion peinture, l'ostéointégration ou la couleur. Néanmoins, des études récentes sur l'aluminium et le titane ont montré un effet néfaste de l'anodisation sur la résistance en fatigue. Ainsi, il est intéressant d'observer l'effet de l'anodisation sur la résistance de l'alliage de titane TA6V mais aussi de comprendre comment ces traitements peuvent influencer cette propriété mécanique. C'est pourquoi, les effets du prétraitement de décapage puis de deux types d'anodisation (compacte et nanotubulaire) sur la résistance en fatigue et sur la surface sont analysés. Les caractéristiques de surface étudiées sont la microstructure, l'absorption d'espèces chimiques (hydrogène et oxygène), la topographie (rugosité et Kt local) et les contraintes résiduelles. Les essais de fatigue montrent des diminutions de la résistance dès le traitement de décapage mais aussi après les traitements d'anodisations. Pour le décapage, il est encore difficile de trouver la caractéristique de surface qui influence majoritairement la résistance en fatigue même si les rôles de l'absorption et de la microstructure peuvent être écartés. Dans le cas de l'anodisation compacte, il semblerait que les contraintes résiduelles aient un rôle important. Enfin, la microfissuration du film nanotubulaire faciliterait l'amorçage de fissures et ainsi diminuerait la résistance en fatigue après l'anodisation nanotubulaire.
Author: Benjamin Sarre
Author: Benjamin Sarre
Author: Hervé Mourton
Author: Ameth Faye
Author: Béchir Hadj Sassi (auteur d'une thèse de sciences.)
Author: 
Author: Jean Mailley
Author: Antoine Casadebaigt
Author: Eric Vermesse
Author: Béchir Hadj Sassi
Author: Marc GRIFFOUL