Effet de l'intégrité de surface sur la tenue en fatigue de l'acier inoxydable 316L fabriqué additivement par Fusion Laser sur Lit de Poudre

Effect of surface integrity on the fatigue life of 316L stainless steel additively manufactured by Laser Powder Bed Fusion

• Auteur / Autrice : Marion Auffray
• Direction : Franck Morel
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Mécanique-matériaux
• Date : Inscription en doctorat le 01/11/2021
• Etablissement(s) : Paris, HESAM
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences des métiers de l'ingénieur
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LAMPA - Laboratoire Angevin de Mécanique, Procédés et InnovAtion
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation de la thèse : École nationale supérieure d'arts et métiers (1780-....)

Mots clés

Mots clés libres

Mécanique

Corrosion

Fatigue

Fabrication Additive

Microgéométrie

Matériaux

Mechanics

Corrosion

Fatigue

Additive Manufacturing

Microgeometry

Materials

Résumé

Ces dernières années, le processus de fabrication additive L-PBF a suscité beaucoup d'intérêt dans le milieu académique et industriel. Les pièces métalliques obtenues présentent une microstructure unique déterminée par les paramètres de fabrication et peuvent avoir à la fois une forme complexe et une résistance mécanique élevée. Le procédé L-PBF génère cependant des défauts internes et de surface, une surface rugueuse et des contraintes résiduelles qui affectent négativement la durée de vie en fatigue. Des méthodes innovantes d'étude de la résistance des matériaux sous atmosphère corrosive ont été établies lors de travaux antérieurs réalisés sur la plateforme CESAM (thèse de P. Mérot LAMPA/CEA Tech/LITEN). Sur la base de ces travaux, l'étude vise à mieux comprendre l'effet combiné des paramètres de surface sur le comportement en fatigue d'un acier inoxydable L-PBF 316L en menant une vaste campagne expérimentale. Pour ce faire, des essais de fatigue uni-axiaux sont réalisés sur plusieurs lots. Différents états microstructuraux (brut de fabrication, traité thermiquement) et états de surface (net-shape, net-shape pré-corrodé, poli, poli pré-corrodé et poli avec un défaut ajouté par électroérosion) sont pris en compte. Une fois testés, les défauts critiques de chaque échantillon sont identifiés comme étant naturels (induits par le procédé) ou artificiels. L'influence de la nature et de la taille de ces défauts, ainsi que l'influence des contraintes résiduelles et de la microstructure sont étudiées.

In recent years, the L-PBF additive manufacturing process has attracted much academic and industrial interest. The resulting metal parts exhibit a unique microstructure driven by process parameters and can have both a complex shape and a high mechanical resistance. The L-PBF process, however, generates internal and surface defects, a rough surface, and residual stresses that adversely affect fatigue life. Innovative methods for studying the resistance of materials in a corrosive atmosphere were established during previous work carried out on the CESAM platform (thesis by P. Mérot LAMPA / CEA Tech / LITEN). On the basis of this work, the study aims to better understand the combined effect of surface parameters on the fatigue behaviour of an L-PBF 316L stainless steel by conducting a comprehensive experimental campaign. For this purpose, uniaxial fatigue tests are carried out on several batches. Various microstructural conditions (as-built, heat-treated) and surface conditions (net-shape, pre-corroded net-shape, polished, pre-corroded polished and EDM-defect polished) are considered. Once tested, critical defects on each specimen are identified as either process-induced or artificial. The influence of the nature and size of such defects, as well as the influence of residual stresses and microstructure are explored.