02 Décembre – Soutenance Thèse Bruno Vayssette
10 h Arts et Métiers ParisTech - Campus de Bordeaux Espl. des Arts et Métiers, 33400 Talence FRANCE Salle : Amphi
Sujet : Comportement en fatigue de pièces de Ti-6Al-4V obtenues par SLM et EBM: effet de la rugosité
Composition du jury :
M. Stéphane GODET | Université Libre de Bruxelle, Laboratoire 4MAT | Rapporteur |
M. Eric CHARKALUK | Ecole Polytechnique, Laboratoire LMS | Rapporteur |
M. Jean-Yves BUFFIÈRE | INSA de Lyon, laboratoire MATEIS | Examinateur |
M. Anis HOR | ISAE-SUPAERO, Institut Clément Ader | Examinateur |
M. Nicolas SAINTIER | ENSAM Centre de Bordeaux | Examinateur - Directeur de thèse |
M. Charles BRUGGER | ENSAM Bordeaux | Examinateur |
M. Mohamed EL MAY | ENSAM Bordeaux | Examinateur |
Mots-clés : Fabrication additive,Ti-6Al-4V,Fatigue,Rugosité,Modélisation Éléments Finis
Résumé :
Les pièces de Ti-6Al-4V obtenues par SLM et EBM, souvent post-traitées par détensionnement et CIC, conservent un état de surface très rugueux qui réduit leur résistance en fatigue.
L’utilisation de telles pièces pour des applications structurelles nécessite donc de comprendre et de quantifier l’effet de la rugosité sur les mécanismes d’amorçage de fissures en fatigue.
Cette étude présente une méthodologie à la fois expérimentale et numérique pour la prise en compte de l’effet de la rugosité sur la résistance en fatigue à grand nombre de cycles des pièces obtenues par fabrication additive. La microstructure lamellaire d’éprouvettes SLMet EBMtraitées par détensionnement et CIC a été caractérisée grâce à des observations au microscope optique et par EBSD. Les surfaces brutes de fabrication présentent une rugosité spécifique. La confrontation de différentes méthodes de mesure de rugosité (observations de coupes 2D et profilométrie) a permis de la caractériser. Le rôle de cet état de surface sur la résistance en fatigue a été identifié par des essais de fatigue uniaxiaux et multiaxiaux sur surface brute, usinée ou polie chimiquement. L’analyse systématique au MEB des faciès de rupture pour chacun des lots a permis d’identifier les défauts de surface à l’origine de l’amorçage. Des essais de fatigue complémentaires conduits sur éprouvettes SLM surface brute, couplés à des observations MEB et des mesures de désorientations intra-grains (KAM) en fond d’entaille, ont révélé la présence de fissuresmicroscopiques et de zones plastiques confinées. La dernière partie de ce travail propose une approche numérique, fondée sur des calculs E.F., visant à quantifier l’effet de la surface sur la résistance en fatigue. Les maillages ont été construits à partir de l’acquisition de la surface (coupes 2D ; profilométrie ; tomographie) et les calculs ont été conduits en élasticité et élastoplasticité. La criticité du champ de contrainte en fatigue a été évaluée au travers d’un paramètre intégrant les forts gradients de contrainte proche de la surface grâce à une prise de moyenne volumique et les nombreux sites potentiels d’amorçage par une statistique de valeurs extrêmes.
