Study of the static airtightness mechanisms of metal seals

• Auteur / Autrice : Ali Tlili
• Direction : Hassan Zahouani
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique et ingénierie
• Date : Soutenance en 2013
• Etablissement(s) : Saint-Etienne, Ecole nationale d'ingénieurs

Mots clés

Mots clés contrôlés

Simulation par ordinateur

Indentation des matériaux

Aluminium

Écrouissage

Joints d'étanchéité

Résumé

La thèse vise à mieux comprendre les mécanismes de l'étanchéité dans un contact, à l'interface entre un joint métallique et des brides de serrage usinées en tournage ayant différentes rugosités. L'approche proposée repose en partie sur le développement d'un modèle numérique du serrage du joint en intégrant les lois de comportement des matériaux qui sont déterminées dans un premier temps par des essais de traction, puis par micro-indentation instrumentée dans un second temps. Ce modèle s'intéressera en particulier à déterminer les chemins de fuite s'offrant au fluide à étancher et à déterminer les débits de fuite découlant des chemins identifiés, ainsi que l'évolution de la conductance de l'interface au cours du temps. Une attention particulière sera accordée à la rugosité des surfaces, à l'évolution des chemins de fuite aux différentes échelles en fonction du serrage du joint et aux débits de gaz dans les différents types de défauts. L'étude estr réalisée au sein du Laboratoire d'Etanchéité de Pierrelatte qui développe des joints métalliques pour l'aérospatiale, le nucléaire et la recherche scientifique. La thèse s'intéresse à des surfaces réelles et a été complétée par des mesures de fuites d'hélium sous presse en fonction de la charge appliquée, à différentes pressions et différentes rugosités.

The thesis aims to better understand the sealing mechanisms in contact at the interface between a metal gasket and clamps. The proposed approach is based on the development of a numerical model of the clamping seal by incorporating the laws' behavior of materials that will be determined by micro-instrumental indentation testing. This model is particularly interested in identifying ways of providing the fluid leak to be sealed and to determine leakage rates resulting from the identified paths, as well as the evolution of the conductance of the interface over time. Particular attention will be paid to the roughness of the surface, changing leak paths at different levels depending on the tightening of the seal and gas flow rates in the different types of defects. The study was conducted in Pierrelatte's Sealing laboratory that develops metal seals for the aerospace, nuclear and scientific research. The thesis focuses on real surfaces and was supplemented by measurements of helium leaks using a press which applies different loads at different gas pressures and different roughness.