Brasage des superalliages

Structure au sein d’un joint brasé

Ce projet a pour but l’étude des microstructures des joints brasés sur des superalliages afin de mieux comprendre le procédé industriel et améliorer la qualité des pièces produites. Le but ultime sera la fabrication de joints structuraux. Pour cela, les propriétés statiques et dynamiques (en fatigue) de joints fabriqués avec différents alliages et recettes seront mesurées. Une partie NDT est aussi incluse dans ce projet afin de s’assurer de la qualité et la robustesse des pièces produites.

Trempe d’engrenage par induction

Le défi de cet axe de recherche est de développer le procédé de chauffe par induction afin de remplacer la cémentation dans les pièces d’engrènement des moteurs. Cette activité est motivée par le fait que le procédé d’induction est classé comme un procédé vert contrairement au procédé de cémentation qui lui nécessite l’utilisation de gaz et de techniques de masquage polluantes. Dans un premier temps, ce projet vise à accélérer le développement des recettes de production. Il inclut aussi toute une réflexion sur le contrôle des distorsions, des contraintes résiduelles locales de fabrication et plus généralement des propriétés en fatigue de flexion et de contact.

Grâce à une demande de subvention FCI, l’ÉTS possède depuis 2005 une machine à induction bi-fréquence simultanée de taille industrielle permettant de déliver une puissance totale de plus d’un méga Watt. De nombreuses pièces ont ainsi pu être développées. Elles sont en cours de test moteur chez les industriels partenaires de l’ETS.

Profil durci obtenu après trempe par induction

Hydroformage

Cette activité de recherche se concentre sur la caractérisation de l’écrouissage et du revenu de certains alliages aéronautiques afin de pouvoir modéliser leur mise en forme et caractériser leurs propriétés finales. C’est le procédé d’hydroformage qui intéresse le plus nos partenaires industriels, et afin de pouvoir modéliser différentes étapes de fabrication et la conception des matrices, il est nécessaire de pouvoir décrire adéquatement le comportement du matériau. L’optimisation des séquences de déformation / traitements thermiques intermédiaires nécessite l’étude des mécanismes de déformation et les effets des revenus thermiques. Dans le même ordre d’idée, l’étude des mécanismes d’endommagement des produits finaux font partie des sujets traités par ce projet.

Fabrication et réparation des turbines hydroélectriques

Les activités liées à ce champ de recherche visent à développer des alliages (choix des compositions, traitements thermiques, etc.) et des méthodes de fabrication (soudage MIG ou TIG, martelage, préchauffage, etc.) pour concevoir et réparer des turbines hydroélectriques ayant une meilleure tolérance aux dommages. En particulier, elles cherchent à mieux connaître et améliorer les propriétés mécaniques et la microstructure des matériaux utilisés de nos jours dans la fabrication des roues de turbines hydrauliques et équipements connexes. La caractérisation de la zone thermique affectée (ZAT), tant du point de vu microsctructurale que mécanique, est un des besoins actuels tant pour les fabricants que les utilisateurs des turbines hydroélectriques. En parallèle, un étudiant du projet s’intéresse au développement de modèles probabilistes pour prédire les durées de vie résiduelles des turbines en fonction de leur utilisation.

Forge d’alliages avancés

Cet axe de recherche s’attaque à une lacune des alliages de titane quasi alpha qui limite leurs applications : leur performance en fatigue décroit rapidement dès que la contrainte est maintenue quelques instants à la charge maximum (fluage). L’origine de cette réduction de performance n’est pas clairement connue mais la présence de grandes régions ayant de fortes textures locales (dites macrozones) semble dicter la susceptibilité des pièces manufacturées à ce genre de problème. Le projet couvre en particulier la modélisation multi-échelle des mécanismes de microsplasticité (fatigue + fluage) grace à l’utilisation de modèles basés sur les automates cellulaires, l’étude de la formation de ces macrozones et des moyens disponibles pour les supprimer. Une partie NDT est aussi incluse dans ce projet.

Traitement de surfaces et mécanisme d’endommagement

Source : www.wheelabratorgroup.com

Le grenaillage est un traitement de surface mécanique consistant à projeter des petites billes très dures sur un métal ou un alliage métallique afin d’améliorer sa tenue de vie en fatigue. Ce procédé génère en effet des contraintes résiduelles compressives sous la surface du matériau qui peuvent ralentir ou arrêter la croissance des fissures et ainsi retarder la rupture en fatigue d’une pièce mécanique. Cependant, avec l’augmentation de la rugosité de surface aussi engendrée par le grenaillage, ce sont autant de concentrateur de contraintes ou de sources potentielles de fissures qui sont introduites et qui peuvent se révéler nuisibles pour les propriétés en fatigue d’un matériau. Enfin, le caractère intrinsèquement hétérogène du procédé de grenaillage doit être étudié en détail pour pouvoir assurer la performance optimal des surfaces ainsi traitées. La compréhension de l’ensemble de ces phénomènes et de leur combinaison s’avère donc cruciale pour la prédiction et la modélisation de la tenue de vie en fatigue des pièces grenaillées.