Effet des défauts d’usinage sur la tenue en fatigue d’un alliage Al7050.

Abstract

Lors du fraisage UGV de pièces aéronautiques, certains défauts géométriques, tels que les ressauts et les marques de vibration, peuvent être générés. Pour obtenir une surface de bonne qualité, une opération de rectification (manuelle et coûteuse) est souvent conduite pour faire disparaître ces défauts d’usinage. Afin d’améliorer leur tenue à la corrosion, ces pièces subissent également un traitement de surface (décapage + anodisation) susceptible de générer des piqûres en surface. L’objectif de cette étude est d’identifier l’impact sur la tenue en fatigue de la présence des défauts de surface crées lors de l’usinage UGV ou du traitement de surface sur l’alliage d’aluminium 7050. Après avoir répertorié et reproduit les défauts de surface fréquemment observés sur les pièces industrielles, une campagne d’essais de fatigue en flexion plane est réalisée. Différents états de surface sont générés sur la surface d’un nombre suffisant de lots d’éprouvettes. Les premières caractérisations d’intégrité de surface réalisées tendent à montrer que l’effet de l’usinage sur les contraintes résiduelles et l’écrouissage est peu marqué dans nos conditions. Seul l’aspect géométrique des surfaces étudiées est donc considéré dans ce travail. L’objectif est dans un premier temps de hiérarchiser les défauts de surface en fonction de leur impact sur la tenue en fatigue tout en fixant des critères discriminants qui spécifient leur acceptabilité. Les résultats montrent qu’il est nécessaire de dégrader de manière importante l’état de surface pour observer un abattement de la tenue en fatigue. Par ailleurs, on constate bien que l’opération de ponçage manuelle permet de supprimer l’effet des défauts d’usinage sur le comportement en fatigue. Afin de prédire l’effet de l’état de surface sur la tenue en fatigue, une approche numérique est également développée. La topologie de surface est caractérisée expérimentalement pour être introduite dans un modèle éléments finis. La localisation de l’amorçage observée numériquement est en accord avec l’expérience. Les prédictions de différents critères en fatigue sont discutées sur une large gamme de défaut de surface.