Effet des paramètres de fabrication additive et de post-traitement sur les performances de l'acier maraging : étude de sensibilité, exploration, modélisation et optimisation de la technique de la fusion laser sélective et des post-traitements appliqués à l'acier maraging (C300)

Habassi, Faical (2022). Effet des paramètres de fabrication additive et de post-traitement sur les performances de l'acier maraging : étude de sensibilité, exploration, modélisation et optimisation de la technique de la fusion laser sélective et des post-traitements appliqués à l'acier maraging (C300). Mémoire. Rimouski, Université du Québec à Rimouski, Département de mathématiques, informatique et génie, 243 p.

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Résumé

RÉSUMÉ : La fusion sélective laser (SLM) est un procédé prometteur qui est en voie de développement grâce aux innovations techniques et aux travaux de recherches actives qui ont vu le jour dans les récentes années. L'acier maraging (C300), qui appartient à la gamme des métaux qui peuvent être mis en œuvre par la fabrication additive grâce à sa bonne imprimabilité, a été utilisé dans différents domaines, tels que l'outillage, le moulage, l'aérospatial, et l'industrie automobile, en raison de ses hautes caractéristiques mécaniques. Cependant, certaines limitations sont toujours là, y compris le coût de production, la nécessité de post-traitement des pièces telles que construites et les effets non encore maîtrisés des différents paramètres du processus et des caractéristiques de post-traitement thermique. C'est pourquoi la fusion sélective laser des aciers maraging fait toujours un sujet intéressant de recherche et développement. Néanmoins, beaucoup reste encore à faire pour perfectionner l'utilisation de la technique SLM pour la production des pièces complexes à haute résistance afin d'avoir un procédé rentable et efficace. Dans cette mémoire, l'influence de plusieurs traitements thermiques sur les différentes propriétés mécaniques des SLM-acier maraging (C300) ainsi que la sensibilité des ces propriétés mécaniques aux paramètres du procédé, spécialement la puissance laser, la vitesse de balayage, l'espace d'hachurage et la densité d'énergie laser, ont été examinées expérimentalement. À cet effet, plusieurs séries d'expériences ont été faites dans le cadre de la recherche en faisant varier les paramètres de SLM et de traitements thermiques pour disposer de données satisfaisantes pour pousser l'analyse en profondeur. Les paramètres de processus SLM et de traitement thermique ont été mesurés pour leur effet sur la formation de défauts, la microstructure et les propriétés mécaniques. Des outils statistiques tels que l'ANOVA sont utilisés pour cela, précédés d'une planification d'expérience faisant appel à la méthode Taguchi et un design factoriel complet. L'optimisation est faite à l'aide d'outils numériques qui sont des méthodes itératives et algorithmiques aidant à trouver les valeurs optimales. Les résultats de l'étude ont montré l'efficacité de cette approche en mettant en avant la sensibilité et l'apport des traitements thermiques en termes des performances mécaniques. -- Mot(s) clé(s) en français : fusion laser sélective, paramètres de procédé, acier maraging, traitement thermique, propriétés mécaniques, optimisation, Taguchi, ANOVA. --
ABSTRACT : Selective laser fusion (SLM) is a promising process, which is under development thanks to the technical innovations and the active research works which have emerged in recent years. Maraging steel (C300), which belongs to the range of metals affected by additive manufacturing thanks to its good printability, has been used in different fields, such as tooling, casting, aerospace, and automotive, due to its high mechanical characteristics. However, some limitations are still there, including the cost of production, the necessity of post-treatment of as-built parts, and the unchecked effects of various process parameters and heat post-treatment characteristics. Therefore, the selective laser melting of maraging steels is still a curious subject of research and development. However, much remains to be done to perfect the use of the SLM technique to produce complex high-strength parts, in order to have a cost-effective and efficient process. In this paper, the influence of several thermal routes on the different mechanical properties of SLM-steel maraging (C300) as well as the sensitivity of these mechanical properties to process parameters, especially laser power, scanning speed, space hatching, and laser energy density, have been investigated experimentally. To this end, several series of experiments have been carried out within the framework of the research by varying the parameters of SLM and heat treatments to obtain satisfactory data for further analysis in depth. SLM process and heat treatment parameters were measured for their effect on defect formation, microstructure, and mechanical properties. Statistical tools such as ANOVA are used for this preceded by an experiment planning using the Taguchi method and a full-factorial design. The optimization is done using numerical tools which are iterative and algorithmic methods helping to find the optimal values. The results of the study showed the effectiveness of this approach by highlighting the sensitivity and contribution of heat treatments in terms of mechanical performance. -- Mot(s) clé(s) en anglais : selective laser melting, process parameters, maraging steel, heat treatment, mechanical properties, optimization, Taguchi, ANOVA.

Type de document :	Thèse ou mémoire de l'UQAR (Mémoire)
Directeur(trice) de mémoire/thèse :	Barka, Noureddine
Co-directeur(s) ou co-directrice(s) de mémoire/thèse :	Jahazi, Mohammad
Information complémentaire :	Mémoire présenté dans le cadre du programme de maîtrise en ingénierie en vue de l'obtention du grade de maître ès sciences appliquées (M. Sc. A.).
Mots-clés :	Acier maraging; Propriétés mécaniques; Fabrication additive; Traitement thermique; Laser; Fusion sélective.
Départements et unités départementales :	Département de mathématiques, informatique et génie > Génie
Déposé par :	DIUQAR UQAR
Date de dépôt :	23 juin 2022 15:55
Dernière modification :	23 juin 2022 15:55
URI :	https://semaphore.uqar.ca/id/eprint/2051

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