Soudabilité des pièces en acier inoxydable 316l produites par la fabrication additive métallique

Selmi, Hamdi (2023). Soudabilité des pièces en acier inoxydable 316l produites par la fabrication additive métallique. Mémoire. Rimouski, Université du Québec à Rimouski, Département de mathématiques, d’informatique et de génie, 94 p.

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Résumé

« La fabrication additive métallique offre une liberté de conception élevée permettant de fabriquer des pièces complexes pour diverses applications industrielles. Ce nouveau procédé permet de créer des produits finis, des pièces s'intégrant dans des assemblages complexes, des pièces de rechange ou des outillages. Le soudage se manifeste comme une solution pour intégrer plus facilement ces pièces dans des assemblages. Le soudage peut également être utile pour imprimer des pièces qui dépassent les limites des machines. En effet, une grande pièce peut être imprimée en plusieurs plus petites composantes pouvant être assemblées par soudage. On peut aussi penser utiliser le soudage pour réparer des pièces imprimées qui ont une grande valeur économique. L'acier inox 316L est parmi les matériaux les plus utilisés dans le procédé L-PBF, ceci étant dû à sa bonne soudabilité et à ses propriétés mécaniques élevées. Dans le but d'évaluer la soudabilité des composants de fabrication additive, le mémoire présente une étude comparative incluant différentes configurations d'éprouvettes soudées avec la technologie GMAW et non soudées. Les cinq configurations étudiées sont 1) éprouvettes imprimées non soudées, 2) éprouvettes soudées et composées de deux pièces imprimées, 3) éprouvettes composées d'une pièce imprimée et d'une pièce découpée au laser, 4) éprouvettes soudées composées de deux pièces découpées au laser et 5) des éprouvettes non soudées découpées au laser. Les essais de traction effectués ont confirmé que les pièces en acier inoxydable 316L issues de la fabrication additive pouvaient être soudées et que la résistance du joint soudé était comparable à celle des joints soudés entre des pièces fabriquées avec des procédés conventionnels. En ce qui concerne la fatigue, les résultats montrent que la limite d'endurance des joints soudés entre des pièces de fabrication additive est plus basse d'environ 7%. Toutefois, la différence a été causée par une rupture à petit nombre de cycles et à faible charge. Cette rupture a possiblement été causée par un défaut de soudage ou par des marques de meulage ayant causé l'apparition d'une fissure. Cela mérite d'être validé en appliquant la méthode de l'escalier avec un plus grand nombre de spécimens. Pour toutes les configurations soudées, le profil de dureté diminue dans la zone fusionnée. En conclusion, les pièces en 316L issues de la fabrication additive L-PBF sont soudables et la résistance des joints soudés ont des valeurs admissibles en statique et en fatigue comparables à celles des joints soudés entre des composants fabriqués avec l'acier 316L laminé à froid. -- Mot(s) clé(s) en français : Fabrication additive, Soudage TIG, 316L, Défauts de soudage, Fatigue, Traction, Micrographie, Micro dureté. »--
« Metal additive manufacturing offers high design freedom to manufacture complex parts for various industrial applications. This new process allows the creation of finished products, parts that fit into complex assemblies, spare parts or tooling. Welding is manifested by a solution to integrate these parts more easily into assemblies. Welding can also be useful for printing parts that are beyond the limits of the machines. Indeed, a large part can be printed in several smaller components and assembled by welding. Welding can also be used to repair printed parts that have a high economic value. Stainless steel 316L is among the most used materials in the L-PBF process, due to its good weldability and high mechanical properties. In order to evaluate the weldability of additive manufacturing components, this paper presents a comparative study including different welded and non-welded specimen configurations using 316L. The five configurations studied were 1) non-welded printed specimens, 2) welded specimens consisting of two printed parts, 3) specimens consisting of one printed part and one laser-cut part, 4) welded specimens consisting of laser-cut parts, and 5) non-welded laser-cut specimens. The tensile tests conducted confirmed that the additively manufactured 316L stainless steel parts could be welded and that the strength of the welded joint was comparable to that of welded joints between parts manufactured with conventional processes. In terms of fatigue, the results show that the endurance limit of welded joints between additive manufacturing parts is lower by about 7%. However, the difference was caused by a lowload failure that was possibly caused by a welding defect or by grinding marks that led to the initiation of a crack. This would deserve validation by applying the staircase method with a larger number of specimens. For all welded configurations, the hardness profile decreases in the fused area. In conclusion, the 316L parts from L-PBF additive manufacturing are weldable and the strength of the welded joints have static and fatigue values comparable to those of welded joints between components made with cold rolled 316L steel. -- Mot(s) clé(s) en anglais : Additive manufacturing, TIG welding, 316L, Welding defects, Fatigue, Tensile, micrography, microhardness. »--

Type de document :	Thèse ou mémoire de l'UQAR (Mémoire)
Directeur(trice) de mémoire/thèse :	Brousseau, Jean
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 inoxydable 316l ; Soudage ; Fabrication additive ; Fabrication additive métallique ; Défauts.
Départements et unités départementales :	Département de mathématiques, informatique et génie > Génie
Déposé par :	DIUQAR UQAR
Date de dépôt :	04 oct. 2023 13:51
Dernière modification :	04 oct. 2023 13:51
URI :	https://semaphore.uqar.ca/id/eprint/2448

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