Métallurgie
Contribution à la modélisation des mécanismes de fluage-corrosion a haute température. Cas des superalliages à base de nickel riche en cobalt
Afin d'améliorer les performances des turbines à gaz, il est nécessaire de comprendre les mécanismes de détérioration qui ont lieu pendant leur utilisation. Certaines pièces mécaniques constituant les turbines, telles que les aubes, sont soumises à de sévères sollicitations thermomécaniques dans un environnement corrosif. Cessollicitations conduisent à des endommagements de type fatigue thermomécanique, fluage et oxydo-corrosionqu'il importe de maîtriser afin de garantir la tenue en service. Cette thèse vise à apporter une meilleure compréhension des mécanismes impliqués dans le fonctionnement des aubes de turbines à gaz. Les matériaux utilisés pour la fabrication de ces composants critiques sont des superalliages à base nickel.La partie expérimentale comporte la caractérisation du matériau de l’étude (aube turbine dont la provenance est du sud algérien In Amenas); du point de vue structural, microstructural (métallographie, microscopie électronique à balayage et en transmission) et mécanique (dureté Vickers) et l’effet d’un traitement thermique sur sa structure.Nous nous sommes intéressés à développer un modèle simple qui représente l'évolution de la vitesse de fluage stationnaire avec la contrainte et la température. Enfin nous avons abordé l’étude le comportement du matériau vis-à-vis de l’oxydation. Voir les détails
Mots clés : superalliage à base de nickel, aube de turbine, fluage, corrosion, haute température
Synthèse et Caractérisation des mélanges de poudres céramiques à base de TiC-Al2O3, destinés à la compaction à chaud.
The ceramic base TiC-Al2O3, also known as the "black pottery" which finds wide use as materials for cutting tool especially for the finishing of cast iron and steel disks. Our study focused on the development of the black ceramic processes by metallothermal followed by sintering under load. This technology significantly reduces the duration of the process, and therefore the cost of production materials. For this purpose, several mixtures of powders were prepared by the techniques of powder metallurgy. Combustion was used for the direct mixing TiC-Al2O3.Our purpose is to understand the influence of parameters such as particle size and sintering temperature under load on the properties of the tablet. The additions of Mg, SiO2, B2O3, boron introduced into the basic mixture, have implications for the formation of new phases and significant changes in the morphology of the ceramic and the properties. Voir les détails
Mots clés : céramique, poudre, réduction, frittage
MODELISATION NUMERIQUE ET ANALYSE EXPERIMENTALE DU COMPORTEMENT THERMIQUE DES SOUDURES EN ALLIAGES D'ALUMINIUM (2017, 2024) PAR LE PROCEDE TIG
Récemment, l’intérêt porté au phénomène de transfert de chaleur lors le soudage par fusion, est motivé dans le but de satisfaire les exigences industrielles de plus en plus sévère (comme dans l'aéronautique, automobile, etc ...), et afin de réduire au maximum les catastrophes d’origine matériels [1]. Étant donné la particularité de caractéristiques locales de soudage par la fusion, le joint soudé est soumis à des transformations métallurgiques et à des traitements thermiques à haute température. Dans la zone affectée thermiquement (ZAT), la matière est chauffée à des températures qui sont en dessous le point de fusion; cependant elles sont suffisamment hautes pour produire des changements dans la microstructure et dans les propriétés mécaniques qui augmentent le risque d'influence répartit en zones. Cette étude concerne la modélisation numérique du comportement thermique des soudures suivant différent trajectoires. Dans un premier temps, un modèlea été développé en utilisant un code de calcul Ansys ® basé sur la méthode des éléments finis, pour simuler le procédé TIG. Dans la simulation, la source de chaleur mobile [2] ayant une distribution bi-elliptique Gaussienne de flux de chaleur a été considérée.Dans un second temps, des tests de soudage ont été réalisés sur des plaques en alliage d'aluminium (2017, 2024) à usage aéronautique, par le procédé TIG. Les résultats expérimentaux obtenus sont en accord avec les résultats numériques enregistrés et le modèle proposé nous permettra de réaliser par la suite une étude d’optimisation des paramètres de soudage de ce procédé Voir les détails
Mots clés : soudage TIG, distribution gaussienne de chaleur, alliage d’Aluminium, ANSYS
INVESTIGATION EXPERIMENTALE ET CARACTERISATION THERMOMECANIQUE DE SOUDURES PAR LE PROCEDE TIG DE L’ACIER INOXYDABLE 304L ET DE L’ALLIAGE D’ALUMINIUM 2017
Ce travail est porté sur une étude expérimentale des soudures de tôles d’alliages d’aluminium 2017-T4 et de l'acier inoxydable 304L, à usage aéronautique. Le procédé de soudage est le TIG. Les tôles ayant différentes épaisseurs ont été soudées avec différents paramètres. La mesure des cycles thermiques et la déformation verticale de l’assemblage a été mis en place dans le montage expérimental. Les résultats ont montré que la déformation diminue en augmentant l’épaisseur de la tôle soudée. La caractérisation thermomécanique des cordons de soudure a été effectuée d'une part par des mesures thermiques et d'autre part au moyen des essais de traction et de microdureté pour vérifier la qualité des cordons obtenus. L'étude du comportement local des différentes zones du cordon de soudure (MB, ZF et ZAT) est assurée par l’implantation des mini-jauges de déformation lors ces essais de traction, qui nous permettre d’estimer la déformation locale de chaque zone. Des observations métallographiques et morphologiques ont été effectuées Voir les détails
Mots clés : Caractérisation thermomécanique, Jauge de déformation, soudage TIG, ZAT et ZF
SOUDAGE ET CARACTERISATION METALLURGIQUE ET MECANIQUE DE L’ALLIAGE D’ALUMINIUM 5083
L’alliage d’aluminium 5083 destiné au transport de GNL est soudé par le procédé TIG. Le soudage a été conduit suivant des paramètres de soudage en 4 passes en utilisant le métal d’apport ER 5356 selon la norme AWS. Après soudage, un contrôle radiographique a été utilisé pour voir si le joint de soudure ne contient pas de défauts (soufflures, fissures et inclusions). Une étude métallographique (microscopie optique et MEB) et des essais mécaniques (micro dureté, essai de traction) ont été faites sur le joint soudé pour déterminés l’évolution microstructurale engendré par le soudage ainsi que l’évolution des caractéristiques mécaniques Voir les détails
Mots clés : Soudage d’alliage d’aluminium, micro dureté, essai de traction, Microstructures
characterization of a low toxicity covering powder used in continuous casting
Continuous casting of steel is a process in which liquid steel is continuously solidified into a strand of metal. The components of the continuous casting steel system are the ladle, tundish and ingots. Covering powders are spread on the surface of the bath of the molten metal of the ladle and tundish, in order to avoid reoxydation, reduce heat loss near the surface, assimilate any non-metallic material and lubrification for isolation of the ingot from the mould. These powders are silica based materials in order to control fusion rate and viscosity. The aim of this work is to study the behavior of a covering powder made of algerian variety of raw materials (such as diatomite). The diatomite is rich of amorphous silica which is considered to be low toxicity, crystalline silica and specially quartz is highly toxic and is related to silicosis. The morphological, thermal and structural studies were followed by electron scanning microscopy (MEB), differential scanning calorimetry (DSC/ATG) and X-ray diffraction (XRD) using the MAUD program based on the Rietveld method combined with a Fourier analysis in order to describe quantitative analysis of amorphous phases. Voir les détails
Mots clés : continuous casting, covering powder, XRD, diatomite
ETUDE EXPERIMENTALE ET ANALYTIQUE D’UNE SEQUENCE DE SOUDAGE PAR POINTS
L’analyse de la formation d’un point de soudure au cours d’une séquence de soudage, présente un intérêt crucial dans les procédés d’assemblageen soudage par points. Le mécanisme de formation d’un noyau fondu réalisé sous différents paramètres de soudage (temps de soudage, intensité du courant, effort),a fait l’objet de nombreuses investigations et recherches pendant ces dernières décennies. Une grande partie de ces travaux traitent la simulation thermique du phénomène de formation du noyau [1] développée numériquement sous forme de modèle de calcul [2],qui servent à examiner l’influence des paramètres de soudage sur l’évolution du noyau de soudure [3] ainsi que, la distribution du champs de température [4] dans la zone affectée thermiquement (ZAT) et la zone fondue (ZF). D’autres travaux utilisent la technique métallographique [5] qui s’affiche parmi les techniques destructive, permettant une bonne caractérisation du noyau de soudure. Récemment, une nouvelle technique non destructive a été mise en application. Cette dernière utilise un appareil photo de grande vitesse de résolution [6], offrant la possibilité de décrire toutes les étapes évolutives d’un noyau desoudure. Le couplage existant entre les phénomènes associés à la formation du noyau (thermique, mécanique, électrique, métallurgique) [7], a été largement traité dans plusieurs travaux. Le présent travail a été mené dans le souci d’étudier l’évolution de la formation d’un noyau de soudure réalisé en soudage par point d’un acier inoxydable 304L, sous différents paramètres de soudage, en utilisant la technique métallographique. Un deuxième volet est consacré au développement d’une approche analytique, afinde prédire d’une part, la taille du noyau formé sous les mêmes paramètres de soudage utilisés lors de l’expérimentation, et d’autre part la distribution de température. Les résultats obtenus sont confrontés à ceux de l’expérimentation Voir les détails
Mots clés : Soudage par points, transfert thermique, ZAT, modélisation mathématique, fusion.
QUALIFICATION D’UNE PROCEDURE DE REPARATION PAR SOUDAGE D’UN EQUIPEMENT SOUS PRESSION DE GAZ
Avant de procéder au soudage en atelier, d’un équipement sous pression, on doit s’assurer au préalable que toutes les précautions liées à la sécurité et la qualité (résistance mécanique pour éviter la rupture fragile) de la fabrication sont satisfaisantes. Parmi ces précautions, on doit veiller à ce que le procédé et les procédures de soudage, en particulier, à mettre en œuvre répondent aux exigences du codeASME Section IX, qui est dédié à la qualification des procédures de soudage et des soudeurs. Ceci, s’applique dans le cas du soudage d’un équipement sous pression neuf (en atelier). Mais une fois cet équipement est mis en exploitation depuis une période donnée et qu’il ait présenté un défaut notable, il doit être réparé ensuivant les mêmes règles d’assurance de la qualité et de la sécurité, c'est-à-dire utiliser des procédures de réparation qualifiées. Dans ce cas, nous signalons que ce n’est plus le codeASME Section IX, seulement, qu’il faut appliquer, mais d’abord le code API 510 qui est dédié pour l’inspection et la réparation des équipements déjà mis en service. Alors, quand on a à réparer un équipement en service, on doit utiliser les mêmes procédures déjà qualifiées lors de la fabrication d’origine en respectant rigoureusement les limites des variables de soudage qualifiées. Dans beaucoup de cas, rencontrés dans l’industrie du GNL, lorsque les épaisseurs soudées sont importantes et lorsque la composition chimique du matériau soudé sont susceptibles à la création des contraintes résiduelles de niveau élevé, tous les codes recommandent de pratiquer des traitements thermiques après soudage pouratténuer, entre autres, ces contraintes résiduelles qui sont responsables de la naissance des fissures pouvant conduire à la rupture des équipements sous pression. Mais, puisqu’on cherche constamment à réduire les coûts de la maintenance et les risques encourus, il faut savoir que les traitements thermiques après soudage exécutés sur site sontdifficiles à réaliser, onéreux et exigent beaucoup de dextérité pour être bien conduits et aboutiraux résultats escomptés. Par ailleurs, il faut savoir aussi que les traitements thermiques après soudage sont considérés par le code ASME Section IX comme étant une variable essentielle dont l’annulation ou la modification impose de requalifier la procédure de soudage. Le code API 510 nous permet de répondre à ces impératifs, à savoir assurer la qualité et la sécurité de l’opération de réparation par soudage, et, éviter les traitements thermiques après soudage, qui sont coûteux et difficiles à réaliser sur site. Ilnous recommande, pour ce faire, une technique de soudage appropriée à suivreétape par étape, etqui présente plus d’avantages que d’inconvénients. A cet égard, nous proposons, dans le présent travail, d’élaborer sur la base des recommandations du code API 510 et en conformité du code ASME Section IX, une procédure de soudage en déterminant toutes les variables de soudage à mettre en exécution pour avoir une procédure de réparation qualifiée et disponible à utiliser à chaque fois que nous avons à réparer un équipement dit sous pressionde gaz (soumis à la réglementation), sans pratiquer des traitements thermiques après soudage. Voir les détails
Mots clés : soudage, cnd, l'industrie des métaux
CHANGEMENT MICROSTRUCTURALE ET COMPORTEMENT MECANIQUE D’UN ALLIAGE ALUMINIUM-MAGNESIUM SOUDE PAR LE PROCEDE FRICTION MALAXAGE
Dans le soudage par friction malaxage, comme pour les méthodes de soudage par friction plus conventionnelles utilisées depuis le début des années 50, la soudure est réalisée en phase solide sans apport de matière. Les applications actuelles du procédé FSW portent essentiellement sur les alliages d’aluminium et, en particulier, ceux réputés “difficilement soudables”. En effet, l’expérience a montré que le fait de souder sans atteindre la fusion permet au procédé FSW d’assembler ce type d’alliages dont la légèreté associée à de bonnes propriétés mécaniques présentent un intérêt majeur pour l’industrie des transports. Toutefois, comme tout procédé de soudage, lesoudage par friction-malaxage appliqué aux alliages induit des modifications microstructurales, des contraintes résiduelles et des distorsions difficiles à maîtriser. L’ensemble de ces phénomènes sont directement responsables d’une détérioration des propriétés d’usage, aussi bien en terme de géométrie et qualité d’assemblage qu’en terme de résistance et tenue en fatigue. En effet, des contraintes résiduelles élevées peuvent conduire à la fragilisation du joint ou encore, des distorsions peuvent mener à des défauts géométriquesinacceptables du point de vue de la conception. C’est dans ce cadre que s’inscrit ce travail, dont il se résume, à l’établissement et la mise en œuvre d’une caractérisation d’un joint soudée par friction malaxage d’un alliage d’Aluminium 5083H111. Cette caractérisation a pour but la détermination de l’évolution métallurgique del’assemblage et les changement dans les propriétés mécaniques et physiques du joint de soudure Voir les détails
Mots clés : soudage par friction malaxage, phase solide, microstructurales, propriétés mécaniques
REPARATION PAR SOUDAGE A DML : ETUDES DE CAS
La Direction Maintenance Laghouat (DML) de l’Activité TRC de Sonatrach est souvent appelée, dans le cours normal de ses travaux de maintenance sur les machines tournantes, à réparer des pièces mécaniques présentant des endommagements par usure, corrosion, impact, arrachement de métal … Une analyse fonctionnelle et métallurgique de la pièce est alors réaliséeen vue de sélectionner, parmi les différents procédés de réparation disponibles, celui à même de donner les meilleurs résultats en termes de qualité etdélais de réparation. La technique la plus souvent choisie est le soudage, certainement en raison de sa vaste plage d’utilisation, allant des aciers ordinaires jusqu'aux supers alliages. Ce travail traite de l'application de différents procédés de soudage utilisés tels que TIG, MIG, électrode enrobée et soudobrsage au chalumeau oxyacétylénique. Je présenterai dans mon exposé des études de casde réparations réalisées à DML par soudage. Je décrirai notamment les réparations réalisées sur les corps de pompe de ligne, sur les différents organes de turbines à gaz, les ventilos des aéro -réfrigérants, ainsi que sur les organes de compresseur centrifuge Voir les détails
Mots clés : soudage, réparation, étude de cas, usure, machines tournantes