Test d’adhérence et procédé de décapage de la peinture par choc laser : Application aux pièces aéronautiques en alliages d’aluminium et CFRP

Adhesion test and stripping process of paint using Shock Produced by LaserPlasma : Application to Aeronautical parts in Al alloys and CFRP

• Auteur / Autrice : Selen Unaldi
• Direction : Laurent Berthe
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique-matériaux
• Date : Soutenance le 06/12/2022
• Etablissement(s) : Paris, HESAM
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences des métiers de l'ingénieur (Paris)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Procédés et Ingeniérie en Mécanique et Matériaux (Paris) - Procédés et Ingeniérie en Mécanique et Matériaux (Paris)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation de la thèse : École nationale supérieure d'arts et métiers (1780-....)
• Jury : Président / Présidente : Nazih Mechbal
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Laurent Berthe, Laurent Videau, Dominique Debarnot, Ana Marques, Konstantinos Tserpes, Matthieu Gervais, Emmanuel Richaud, Alexandra Karanika
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Laurent Videau, Dominique Debarnot

Mots clés

Mots clés contrôlés

Revêtement métallique

Adhésion (physique)

Composites

Aluminium -- Alliages

Thèses et écrits académiques

Aéronautique

Mots clés libres

Laser-Plasma

Choc

Polymers

Laser-Plasma

Shock

Polymers

Résumé

Le test d'adhérence laser consiste à solliciter des interfaces avec un choc produit par un laser de forte puissance. Celles-ci sont focalisées sur l'assemblage (densité de puissance de l'ordre du GW/cm2) pour générer un plasma. Sa libération induit en réaction une forte onde de choc (GPa) qui induit lors de son parcours à l'intérieur des matériaux des contraintes de traction sur les interfaces. Si leurs niveaux sont suffisamment élevés, l'interface est endommagée révélant le seuil d'adhérence. Dans le cas d'essai d'adhérence pour la production ou la maintenance, le chargement incident est calibré à partir de l'adhérence nominale. Seules les interfaces faibles sont mises en évidence. La technique a déjà été démontrée pour les revêtements métalliques, les céramiques et les assemblages CFRP.Cette thèse porte sur l'utilisation de la technique pour évaluer la qualité d'adhésion de la peinture sur des supports métalliques ou composites. Cependant, l'étude s'étendra au processus de décapage rapide et propre pour traiter les dommages d'interface produits par choc laser. Par conséquent, ce doctorat comporte trois parties principales. Le premier est le développement de techniques de choc laser pour contrôler la sollicitation à l'intérieur de l'assemblage. L'étude couplera des approches expérimentales (à l'aide de l'installation Hephaitos au PIMM, y compris un diagnostic dynamique) et de simulation (avec un code commercial) pour concevoir le processus et parvenir à une évaluation quantitative des contraintes à l'intérieur du matériau.La deuxième partie est l'intérêt de la sensibilité du test d'adhérence au choc laser aux propriétés de surface du substrat et propriétés des sous-couches et des couches de peinture en relation avec le scénario d'application en production, en service et en maintenance (chimique, physique et mécanique). La troisième partie est de développer le procédé de décapage de la peinture en relation avec les parties précédentes en faisant un effort pour optimiser les cadences et assurer l'intégrité du support à repeindre.Ce PHD est inclus dans le projet CleanSky appelé Vulcan.

Laser adhesion test consists of sollicitating interfaces with shock produced by high power laser. These are focused on the assembly (Power density in the range of GW/cm2) to generate a plasma. Its release induces in reaction a high shock wave (GPa) which induces during its travel inside materials tensile stresses on interfaces. Iftheir levels are high enough, interface is damaged revealing adhesion threshold. In the case of adhesion test for production or maintenance, the incident loading is calibrated from nominal adhesion. Only weak interface are hightlighted. Technique has been already demonstrated for metallic coatings, ceramics and for CFRP assemblies.This PHD concerns the use of the technique to evaluate the quality of paint adhesion on metallic or composite substrates. However, study will extend to clean fast stripping process in addressing interface damages produced bylaser shock. Consequently, this PHD has three main parts. The first one is the development of Laser shock techniques to control sollicitation inside assemblytudy will couple experimental (using Hephaitos Facility at PIMM including dynamic diagnostic) and simulation (with commercial code) approaches to design process and to reach quantitative evaluation of stresses inside material.The second part is the interest in the sensibility of the Laser shock adhesion test to substrate surface properties andpainting sub and coat properties in relation to applicative scenario in production, in service and in maintenance (Chemical, physical and mechanical)..The third part is to develop paint stripping process in relation with previous parts in doing an effort to optimize rates and to ensure the integrity of substrate for re-painting.This PHD is included in CleanSky Project called Vulcan.