Mise au point et caractérisation mécanique et microstructurale d’un acier inoxydable martensitique 13-4 fabriqué par le procédé de fabrication additive WAAM

Contexte industriel

La turbine hydraulique, au cœur de la production d’hydroélectricité, est traditionnellement fabriquée par fonderie. Depuis quelques années, l’ingénierie de la production hydraulique d’EDF s’intéresse aux possibilités de fabrication partielle/totale et de réparation des pièces hydrauliques via des procédés de fabrication additive. En effet, ces procédés sont envisagés à des fins d’amélioration de la qualité de production (répétabilité) ainsi que de réduction des temps d’approvisionnement des pièces. EDF Hydro s’intéresse plus particulièrement au procédé WAAM, Wire Arc Additive Manufacturing, qui permet la fabrication de pièces de grande dimension en 3D avec une moindre consommation de la matière première par rapport à la fonderie (intérêt environnemental) et également la possibilité de produire des pièces multimatériaux (intérêt technologique). Ces turbines hydrauliques sont sujettes à des problématiques de fatigue. Il est donc important de s’assurer des capacités de résistance à la fatigue des pièces produites par le procédé WAAM.

Sujet proposé

Ainsi le sujet proposé consiste à s’intéresser à la faisabilité du procédé et sa mise au point pour un acier inoxydable martensitique bas carbone (acier 13-4). L’objectif du stage en lien avec EDF est de réaliser une série de tests permettant la réalisation de premiers murets via le procédé WAAM. La recherche adéquate de la paramétrie du procédé a fait l’objet d’un stage de l’année dernière. L’objectif étant dorénavant de prélever des éprouvettes afin de réaliser une campagne d’essais en chargement cyclique afin d’obtenir des premières propriétés du matériau en fatigue sous procédé WAAM. Pour ce faire, un premier dimensionnement d’une éprouvette de fatigue sera effectué pour des essais en fatigue gigacyclique permettant des essais à très grand nombre de cycles. Ces derniers essais seront comparés avec des essais conventionnels. Suite à ces essais, nous nous intéresserons aux mécanismes d’amorçage de fissures de fatigue. Si le temps le permet, des modèles de fatigue pourront être utilisés. Une réflexion sera également menée sur la réalisation d’essais de fatigue gigacyclique a R=0,1 avec la présence d’une contrainte moyenne.