Recherche & Développement

Pour vous apporter en permanence des solutions et propositions novatrices, l'équipe d'Expert-Méca fait de la Recherche & Développement appliqués sur la thématique de la maîtrise d’intégrité et de la prolongation de la vie des ouvrages.

APPLICATION DU MARTELAGE A HAUTE FRÉQUENCE A L’OPTIMISATION DES OUVRAGES ET DES STRUCTURES SOUDÉES

Une grande majorité des équipements et structures métalliques est soumise pendant son exploitation à des sollicitations d’amplitudes variables. Le caractère cyclique du chargement appliqué fait alors apparaître le phénomène de fatigue. Celui-ci peut être considéré comme responsable en moyenne de 80% des ruptures à l’origine d’avaries en service dans l’industrie mécanique.

Le comportement en fatigue des matériaux métalliques dépend des caractéristiques de la sollicitation cyclique (traction, flexion ou torsion, niveau de la contrainte moyenne, multi-axialité du chargement), mais également côté matériau, de l’état des contraintes résiduelles en surface, des concentrations de contraintes, de l’état d’écrouissage et de l’état de surface au sens de la rugosité.

Ainsi, les assemblages à l’état brut de soudage, pour lesquels la géométrie singulière du pied de cordon constitue un site de fortes concentrations de contraintes, accusent pour des conditions de sollicitations identiques des durées de vie en fatigue (exprimées en nombre de cycles) relativement faibles comparées à celles des matériaux de base utilisés. Leur faible performance et la dispersion souvent élevée des durées de vie sont accentuées par une variabilité souvent élevée de la géométrie du pied du cordon ou de la profondeur de pénétration de la soudure, une microstructure grossière au voisinage des points critiques et à la présence inhérente aux abords du cordon de contraintes résiduelles de traction élevées.

 
En complément d’une optimisation préalable de la conception et de la qualité d’exécution du joint soudé, il est possible d’appliquer divers traitements de parachèvement du pied de cordon. Ces traitements ont pour effet d’améliorer la géométrie locale en pied de cordon et/ou de modifier le champ des contraintes résiduelles de traction, initialement induit par le soudage, par l’introduction de contraintes de compression. On peut citer en particulier la refusion TIG, le grenaillage, ou encore le martelage conventionnel et le martelage à haute fréquence « Martelage HF ».

Dans le cas d’un risque d’amorçage en pied de cordon, tous ces traitements ont pour résultat une amélioration significative de la tenue à la fatigue de l’assemblage considéré. Le procédé de martelage HF constitue aujourd’hui l’une des techniques les plus prometteuses et les plus simples à mettre en œuvre.

Les dernières recherches internationales confortent des avancées encourageantes sur le plan de la prédiction des gains en durée de vie des ouvrages. Ainsi Expert-Méca, fortement impliquée dans des études nationales sur le procédé de martelage HF, entend favoriser son industrialisation par la poursuite d’études visant à encadrer la mise en œuvre industrielle de cette technologie.