SImulation de PROcédés DYNamiques d'élaboration – SUPRODYN

Ce projet concerne l'étude des mécanismes physiques intervenant dans les procédés de fabrication dynamique de type « cold spray ». L'étude de ces procédés est très difficile, voire impossible actuellement, car il s'agit de jets de taille millimétrique contenant des particules micrométriques (20-50 um) ayant une large distribution de vitesse (400-1000 m/s). Le projet SIPRODYN propose d'utiliser la technique d'envol de feuille induit par choc laser pour simuler expérimentalement ces procédés. Cette technique permet de reproduire des impacts dans des conditions équivalentes (épaisseurs (10-1000 um) et vitesses de feuilles (jusqu'à 1000 m/s, gaz ambiant, température) et la récupération interfaces pour des conditions données. Ainsi, SIPRODYN propose : de développer la simulation des procédés dynamiques en utilisant la technique d'envol de feuilles accélérées par chocs induits par laser; corréler les propriétés des assemblages produits par les procédés dynamiques et la technique d'envol ; révéler les mécanismes physiques mis en jeu au niveau des interfaces lors des procédés dynamiques. Le projet est décomposé en 2 parties. La première s'intéresse à la technique d'impact d'envol de feuille induit par laser et la seconde à l'étude des procédés dynamiques au sens large (envol et cold spray) Sur la technique d'envol, l'objectif est de disposer à terme d'un outil standard pour étudier dans des conditions bien maîtrisées des assemblages produits par procédés dynamiques. Même si la technique a été déjà démontrée par les partenaires du projet en 2007, un effort important doit être fait pour maîtriser le vol et l'impact de la feuille. Le verrou scientifique concerne principalement la forme de la feuille durant le vol et la dynamique de l'impact induit. SIPRODYN veut introduire l'approche multi-dimensionnelle manquante jusqu'à présent : en prenant en compte le profil spatial du laser ; en utilisant de nouveaux diagnostics de visualisation et en généralisant la modélisation 2D-3D. Cette partie établira les conditions expérimentales pour simuler et reproduire les conditions d'adhésion d'une feuille sur un substrat. Les propriétés des interfaces (morphologie, métallurgie, adhérence) seront reliées aux paramètres opératoires de l'impact pour mettre en évidence les mécanismes fondamentaux mis en jeu et les conditions optimales d'assemblage. Le second axe de recherche du projet concerne la question fondamentale de relier : les conditions d'impact produit par les procédés dynamiques et les propriétés des interfaces et les propriétés en service des pièces. Pour cela, les procédés « cold spray » et impact par envol de feuilles seront comparés en terme de propriétés morphologiques et métallurgiques. L'objectif est de révéler les mécanismes du procédé « cold spray » en fonction des conditions opératoires à partir de la description physique de l'assemblage induit par l'impact de feuilles. La caractérisation sera réalisée aux échelles appropriées (qui pourraient atteindre le nanomètre) pour déterminer les zones affectées thermiquement et les niveaux de déformation. L'adhérence des assemblages sera aussi mesurées en utilisant la nouvelle technique LASAT (LASer Shock Adhesion Test) développée précédemment par les partenaires du projet. Un effort sera aussi fait pour introduire une description numérique (à terme prédictive) du procédé de « cold spray » sur la base de celle réalisée au cours du projet pour l'impact de feuilles accélérées par laser. SIPRODYN constituera ainsi une base de connaissances génériques permettant de mettre en vis à vis les conditions opératoires des procédés et les propriétés des assemblages. Clairement, les retombées attendues concernent une meilleure maîtrise et le développement de ces procédés (« cold spray ») industriels. Ces travaux permettront de fournir aux industriels, des outils (base de données, logiciels) d'aide à la décision pour le choix des procédés. Les partenaires seront très attentifs aux transferts des connaissances