Contribution au développement d’une méthode de prédiction de la géométrie multi-échelle des pièces polies par tribofinition

• Autores: Irati Malkorra Sarasola
• Directores de la Tesis: Joël Rech (dir. tes.), Ferdinando Salvatore (dir. tes.), Pedro José Arrazola Arriola (dir. tes.)
• Lectura: En la Université de Lyon ( España ) en 2021
• Idioma: francés
• Títulos paralelos:
  • Contribution to the development of a method for predicting the multiscale geometry of tribofinished parts
• Tribunal Calificador de la Tesis: Jean-Yves Hihn (presid.), Pedro José Arrazola Arriola (voc.), Joël Rech (voc.), Alain Bernard (voc.), Ferdinando Salvatore (voc.)
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• Resumen
  • français

    Este trabajo de tesis se ubica en el contexto de la reducción de la rugosidad de piezas de Inconel718 procedentes de fabricación aditiva (SLM) mediante la técnica de smuritropía. El objetivo fue comprender los mecanismos de acción de los medios abrasivos sobre las superficies. Además, la complejidad y el alto valor añadido de las piezas resultantes de la fabricación aditiva, asociado a un contexto de producción en pequeñas series, implica una importante necesidad de modelización para predecir las condiciones óptimas de procesamiento. Aparte de los altos niveles de rugosidad de las piezas de SLM que conducen a largos tiempos de procesamiento para alcanzar el nivel de rugosidad especificado, el desafío de aplicar el proceso de esmuritropía para pulir piezas es, por tanto, una cuestión de predecir la evolución de la forma de las piezas. Así, este trabajo de tesis se centró en el desarrollo de una herramienta de modelado (a escala macroscópica) de la acción de un flujo de medios abrasivos (asimilados a un medio continuo) alrededor de una pieza a tratar. Se han desarrollado simulaciones ALE y CEL de esta interacción de tipo fluido/estructura. Para impulsar estas simulaciones, se propuso un método para caracterizar las propiedades reológicas de los medios, inspirándose en técnicas de la ciencia de los geomateriales en la ingeniería civil. Este método llamado 'ensayos triaxiales' permitió demostrar la importancia predominante de la geometría de un medio elemental sobre el comportamiento reológico de la masa de medios. De facto, la simulación de la interacción, durante el flujo de la masa del medio alrededor de la pieza a tratar, permitió cuantificar el efecto de la elección del medio sobre la acción mecánica alrededor de la pieza (tensiones normales y tangenciales, deslizantes). velocidad). Estos parámetros físicos locales permitieron establecer un método para predecir la evolución de la geometría de la pieza (es decir, el desgaste de la pieza). A escala mesoscópica, estas cantidades físicas locales también permitieron comprender mejor los mecanismos de acción de los medios en función del ángulo de incidencia sobre la superficie y, en particular, revelar si predominaba la eliminación de material o la deformación plástica.

  • français

    Ce travail de thèse se situe dans le contexte de la réduction de rugosité des pièces en Inconel718 issues de fabrication additive (SLM) par la technique de smuritropie. L’objectif était de comprendre les mécanismes d’action des médias abrasifs sur les surfaces. En outre, la complexité et la haute valeur ajoutée des pièces issues de fabrication additive, associées à un contexte de production en petite série, implique un besoin prégnant de modélisation afin de prédire les conditions optimums de traitement. Hors les hauts niveaux de rugosité des pièces issues de SLM induisent des temps de traitement longs pour atteindre le niveau de rugosité spécifié, l’enjeu de l’application du procédé de smuritropie pour polir des pièces est donc en réalité un enjeu de prédiction de l’évolution de la forme des pièces. Ainsi ce travail de thèse s’est focalisé sur le développement d’un outil de modélisation (à l’échelle macroscopique) de l’action d’un flux de média abrasif (assimilé à un milieu continu) autour d’une pièce à traiter. Des simulations ALE et CEL de cette interaction de type fluide/structure ont été développées. Pour alimenter ces simulations, une méthode de caractérisation des propriétés rhéologiques des médias a été proposée, en s’inspirant des techniques de la science des géomatériaux en génie civil. Cette méthode dite ‘essais triaxiaux’ a permis de montrer l’importance prédominante de la géométrie d'un média élémentaire sur le comportement rhéologique de la masse de média. De facto, la simulation de l’interaction, lors l’écoulement de la masse de média autour de la pièce à traiter, a permis de quantifier l’effet du choix des médias sur l’action mécanique autour de la pièce (contraintes normales et tangentielles, vitesse de glissement). Ces paramètres physiques locaux ont permis de mettre en place une méthode de prédiction de l’évolution de la géométrie de la pièce (i.e. de l’usure de la pièce). A l’échelle mésoscopique, ces grandeurs physiques locales ont également permis de mieux comprendre les mécanismes d’action des médias en fonction de l’angle d’incidence sur la surface, et notamment de révéler si l’enlèvement de matière ou la déformation plastique dominaient.

  • English

    This thesis is based on the context of roughness reduction of Inconel718 parts produced by additive manufacturing (SLM) using the drag finishing technique. The objective was to understand the mechanisms of action of the abrasive media on the surfaces to polish. In addition, the complexity and high added value of the parts produced by additive manufacturing, combined with the small-scale production context, implies a major need for modelling to predict the optimal processing conditions. As the high roughness levels of SLM parts lead to long processing times to reach the specified roughness, the challenge of applying the drag finishing process to polish parts is actually to predict the evolution of the shape of the parts. Thus, this thesis focused on the development of a modelling tool (at the macroscopic scale) of the action of abrasive media flow (considered as a continuum) around a part to be treated. ALE and CEL models of this fluid-structure interaction have been developed. To feed these simulations, a method for characterising the rheological properties of the media was proposed, inspired by the techniques used with geomaterials in civil engineering. This method, known as “triaxial test”, showed the importance of the geometry of an elementary media on the rheological behaviour of the bulk media. In fact, the numerical model allowed to quantify the effect of the media type on the mechanical action induced around the part (normal and tangential stresses, sliding velocity). These local physical parameters allowed us to set up a method for predicting the evolution of the geometry of the part (i.e. the wear of the part). At the mesoscopic scale, these physical parameters also provided a better understanding of the mechanisms of media reagarding the angle of incident on the surface, and in particular whether material removal or plastic deformation was dominant.