Fabrication additive et caractérisation de pièces en acier faiblement allié par un procédé WAAM fil-flux innovant

Stage bac +4 /5

EDF Lab Les Renardières - 77 Moret sur Loing

Personnes à contacter par le candidat

Flore VILLARET, flore.villaret@edf.fr - 07 61 15 35 74

DATE DE DÉBUT SOUHAITÉ

01/02/2022

DATE LIMITE DE CANDIDATURE

01/02/2022

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Une solution originale de fabrication de grosses pièces habituellement forgée, comme une virole de gros composant, une plaque à tube de générateur de vapeur, des tuyauteries primaires ou secondaires, consiste à fabriquer les ébauches de ces pièces par la technique de fabrication additive du dépôt arc fil, dite WAAM (Wire Arc Additive Manufacturing). L’intérêt de la fabrication additive dans ce cas n’est pas dans la complexité des formes de pièces à fabriquer mais dans la possibilité d’obtenir des pièces beaucoup plus homogènes en termes de chimie et de propriétés mécaniques, que ce qui est traditionnellement fabriqué par forgeage d’un lingot coulé.
Cependant, les techniques de fabrication additive WAAM étudiées jusqu’alors en France (TIG, MIG/MAG, CMT) ne sont pour l’instant capables que de taux de dépôt limités (jusqu’à 5 à 7 kg/h) en comparaison de la masse des pièces à fabriquer (plusieurs dizaines voire centaines de tonnes). Leur utilisation pour ces applications est donc difficilement envisageable.
Ce stage porte sur l’évaluation d’un procédé WAAM différent des précédents : le procédé fil-flux (appelé aussi procédé SAAM pour Submerged Arc Additive Manufacturing). Ce procédé est déjà employé dans le domaine nucléaire pour le soudage et le revêtement des cuves et présente l’intérêt de permettre des taux de dépôts bien supérieurs (installations existantes jusqu’à 35-40 kg/h en soudage) ce qui laisse envisager la possibilité de l’utiliser pour la fabrication additive de très gros composants.

L’objectif de ce stage est de valider l’aptitude de ce procédé à fabriquer des grosses pièces en acier faiblement allié. Il intègre toutes les étapes de validation depuis des essais de fabrication jusqu’à la caractérisation microstructurale et si possible mécanique des pièces fabriquées.
Pour cela, des pièces ont déjà été approvisionnées auprès d’un partenaire pour démarrer l’étude et le laboratoire dispose d’une installation capable d’effectuer des fabrications dans le cadre du stage.

Le stagiaire effectuera des caractérisations sur les pièces déjà fabriquées, par les techniques de métallographie usuelle (microscopie optique, microscopie électronique, dureté). Il étudiera le comportement de ces nouveaux matériaux après différents traitements thermiques, afin de sélectionner celui qui sera le plus pertinent. En fonction de l’avancée du stage, le comportement vis-à-vis d’un traitement thermique de détensionnement simulé ou d’un vieillissement pourra être également étudiée.
En parallèle, le stagiaire sera amené à participer à la réalisation de maquettes avec fort taux de dépôt sur l’installation du laboratoire, avec une ou deux nuances d’acier différentes. Il effectuera ensuite les caractérisations afin de pouvoir comparer ces fabrications avec celles réalisées par le partenaire et proposer des axes d’amélioration.

Profil souhaité : Formation en science des matériaux, métallurgie (diplôme d’ingénieur ou équivalent) avec un fort intérêt pour les essais expérimentaux et l’observation. Connaissances en métallurgie des aciers, traitements thermiques.

Du fait des essais de fabrication prévus sur la plateforme de soudabilité, il est nécessaire que le/la stagiaire soit capable de respecter attentivement les règles de sécurité.
Le/la stagiaire devra également faire preuve de rigueur, d’autonomie, d’esprit de synthèse et de qualités personnelles démontrant son aptitude à travailler en équipe.