Caracterisation Et Prediction De La Microstructure Obtenue Par Fabrication Additive Application Aux Aciers Inoxydables

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Caractérisation et prédiction de la microstructure obtenue par fabrication additive. Application aux aciers inoxydables

Dans la famille des procédés de fabrication additive, le procédé laser beam melting (LBM) permet la conception de formes complexes par une méthode de construction couche par couche, à partir d'un lit de poudre. La compréhension des mécanismes de solidification mis en jeu lors de la fabrication est encore trop peu maitrisée pour une optimisation du procédé LBM Ainsi cette étude a pour objectif d'optimiser les caractéristiques des composants issus du procédé LBM. Pour parvenir à notre but, cette étude a été découpée en deux parties : la première a porté sur l'étude de l'influence des paramètres procédés et de la composition d'alliage sur la microstructure des échantillons fabriqués par LBM, tandis que la seconde concernait le développement d'un modèle thermique visant à prédire la microstructure. Au cours de cette étude, des analyses microstructurales et mécaniques ont été menées sur des pièces 3D en acier 316L, construites en faisant varier les paramètres procédés et la composition des poudres. Cette partie a pu mettre en évidence l'influence non négligeable de la composition chimique sur le chemin de solidification de l'alliage, impactant directement la microstructure de solidification donc indirectement, les propriétés mécaniques. Parallèlement à cette étude, le modèle thermique développé a permis d'identifier la structure de solidification et d'estimer la forme et la taille de la zone fondue, en fonction des paramètres procédés utilisés dans la première partie. La compréhension approfondie du mécanisme de solidification rencontré lors du procédé LBM, permet d'émettre des recommandations sur les compositions de la nuance 316L la plus adaptée à ce procédé.
Étude des effets des paramètres de fabrication additive et de post-traitement thermique sur la microstructure et les performances mécaniques des aciers inoxydables

« Les aciers inoxydables sont parmi les alliages les plus appréciés pour la fabrication additive vu leurs propriétés attrayantes et leur large gamme d'applications. En raison de l'histoire thermique compliquée et de taux de refroidissement élevé, la fusion sélective au laser (SLM) a introduit une microstructure hors équilibre, qui contrôle le comportement mécanique. De plus, un choix inapproprié des paramètres de fabrication conduit à la formation de défauts et affecte la qualité de la pièce finale. Cette étude vise à fournir une compréhension approfondie de la corrélation entre le processus, la microstructure et les propriétés de l'acier inoxydable fabriqué par SLM afin de mieux contrôler et optimiser ces propriétés. La première partie de ce mémoire présente une revue de littérature de la microstructure, du comportement mécanique, de la résistance à la fatigue, ainsi que de la résistance à la corrosion des aciers inoxydables fabriqués par SLM. Cette revue met en évidence la capacité du procédé SLM à produire des composants en acier inoxydable de haute performance et souligne les perspectives et les limites dans ce domaine. Le but de la deuxième partie est d'élucider l'influence des paramètres de procédé sur la densité, la rugosité de surface et les propriétés mécaniques de l'acier inoxydable 316L fabriqué par SLM. Une méthodologie systématique basée sur la méthode de Taguchi, l'analyse de variance et la méthode de surface de réponse a été utilisée pour déterminer les facteurs significatifs et développer des modèles prédictifs pour les variables de réponse en fonction de ces facteurs. La troisième partie utilise une approche similaire pour étudier l'influence des paramètres de post-traitement thermique sur la microstructure et la microdureté des aciers inoxydables 15-5 PH. Les résultats de ce projet de recherche peuvent être utilisés comme outils de conception pour prédire et optimiser avec précision les performances des aciers inoxydables fabriqués par SLM. -- Mot(s) clé(s) en français : Fabrication additive, Fusion sélective au laser, Acier inoxydable, Taguchi, ANOVA. »--
Développement de la fabrication additive par procédé arc-fil pour les aciers

L'arc-fil est un nouveau procédé de fabrication additive utilisant une cellule desoudage robotisée pour la fabrication, couche par couche, de pièces de grandes dimensions. Ilpermet de réaliser des ébauches de pièces unitaires ou de petites séries avec des coûts et desdélais de fabrication réduits. Les premiers développements se sont principalement orientés sur laréalisation de pièces à forte valeur ajoutée en alliage de titane et d'aluminium pour le secteuraéronautique et aérospatial, et intéressent maintenant d'autres secteurs tels que les industriesnavales, pétrolières, ferroviaires et mécaniques utilisant des aciers. Ce travail propose uneméthodologie de sélection des paramètres et des stratégies de dépôts, avec le contrôle final despièces fabriquées. Il porte sur deux matériaux : un acier C-Mn à haute limite d'élasticité(ER100) et un acier inoxydable austénitique (316LSi). Le résultat des caractérisations permetd'établir le lien entre les conditions de fabrication, les dimensions géométriques et les propriétésmicrostructurales et mécaniques des pièces obtenues, ce qui conduit au final à une démarchepermettant de faire évoluer le procédé vers l'industrialisation.