Development of wire-arc additive manufacturing for steels : microstructure and mechanical characterisations of ER100 and 316L deposits for validation of industrials parts requirements
Développement de la fabrication additive par procédé arc-fil pour les aciers : caractérisation microstructurale et mécanique des dépôts en nuances ER100 et 316L pour la validation des propriétés d'emploi de pièces industrielles
Résumé
Wire-arc additive manufacturing is a new process using a common weldingrobotic cell to build large parts layer by layer. It allows building rough single pieces orsmall series parts with a low cost and a short delay. First developments were done ontitanium and aluminum parts for aeronautic and space applications, but more industriessuch as maritime, oil and gas, railway…are now interested into it. In this work, amethodology is proposed to define suitable process parameters and deposit’s strategies,with the final control of the elaborated parts. Developments are done on both highstrength steel ER100 and austenitic stainless steel 316LSi. The results of theexperimental characterisation enable to show the relations between the manufacturingconditions, the dimensions, the microstructure and the mechanicals properties of theparts, and finally lead to guidelines to evolve the wire-arc additive manufacturingtowards industrialisation.
L'arc-fil est un nouveau procédé de fabrication additive utilisant une cellule desoudage robotisée pour la fabrication, couche par couche, de pièces de grandes dimensions. Ilpermet de réaliser des ébauches de pièces unitaires ou de petites séries avec des coûts et desdélais de fabrication réduits. Les premiers développements se sont principalement orientés sur laréalisation de pièces à forte valeur ajoutée en alliage de titane et d’aluminium pour le secteuraéronautique et aérospatial, et intéressent maintenant d’autres secteurs tels que les industriesnavales, pétrolières, ferroviaires et mécaniques utilisant des aciers. Ce travail propose uneméthodologie de sélection des paramètres et des stratégies de dépôts, avec le contrôle final despièces fabriquées. Il porte sur deux matériaux : un acier C-Mn à haute limite d’élasticité(ER100) et un acier inoxydable austénitique (316LSi). Le résultat des caractérisations permetd’établir le lien entre les conditions de fabrication, les dimensions géométriques et les propriétésmicrostructurales et mécaniques des pièces obtenues, ce qui conduit au final à une démarchepermettant de faire évoluer le procédé vers l’industrialisation.
Origine : Version validée par le jury (STAR)
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