IV.2 Endommagement en fatigue - Résultats
IV.2.3. c Conclusions sur l’endommagement des matières brasées
Figure IV.63: Essai CM0-B (9) - Observations MEB de la zone de propagation mixte - Mise en évidence d’une transition flat-to-slant de la fissure de fatigue.
IV.2.3.c Conclusions sur l’endommagement des matières brasées
Les résultats présentés dans ce chapitre ont permis de mettre en évidence à la fois des mécanismes d’endommagement en fatigue communs aux deux configurations matières brasées, mais également des points de divergence très nets, comme par exemple une sensibilité plus ou moins marquée à la présence des GPRs en surface (CM1-B) ou au phénomène de multifissuration (CM0-B). L’intégralité des ces informations sont résumées dans le tableau IV.64.
Chapitre IV. Mécanismes d’endommagement en fatigue
CM0-B CM1-B
AMORCAGE
Sensibilité à la microstructure en surface des placages 4045 Fissuration intergranulaire aux JdG
Bord d’éprouvette GPRs
Forte sensibilité à la multi-fissuration Faible sensibilité à la multi-fissuration
PROPAGATION
Propagation intragranulaire
(dans l’épaisseur puis dans la largeur de l’éprouvette) Zone de propagation stable + Zone de propagation mixte
Transition de type « Flat-to-Slant »
RUPTURE Importante striction + endommagement ductile
Rupture brutale de type Slant (à 45° par rapport à l’axe de sollicitation) Figure IV.64: Résumé des mécanismes d’endommagement en fatigue des configurations CM0-B et CM1-B.
CHAPITRE
V
Influence des GPRs sur la tenue en fatigue
Le chapitre précédent a révélé de nombreuses similitudes dans les mécanismes d’endomma-gement en fatigue entre les matières CM0-B et CM1-B, notamment en ce qui concerne les phases de propagation et de rupture finale des éprouvettes. Un phénomène de rupture intergranulaire en surface ainsi qu’un endommagement non-négligeable des phases fragiles constitutives des GPRs sont également communs à ces deux configurations matières.
Toutefois, alors que la matière CM1-B semble particulièrement sensible à la présence des GPRs, sources d’un endommagement très localisé, la matière CM0-B fissure systématiquement en bord d’éprouvette indépendamment des GPRs. Or, la matière CM0-B présente des GPRs sur les deux faces des éprouvettes, alors que la matière CM1-B n’en a que sur une.
L’objectif premier du présent chapitre est de tenter d’élucider les raisons d’une telle sen-sibilité aux GPRs dans le cas de la matière CM1-B. Pour ce faire, nous avons combiné une étude paramétrique des populations de GPRs présentes en surface, avec une modélisation EF du comportement mécanique des éprouvettes de fatigue contenant des GPRs. Cette seconde partie de l’étude permet ainsi de déterminer l’influence géométrique des GPRs sur la répartition des contraintes à la surface des éprouvettes lors d’une sollicitation mécanique de type traction uniaxiale.
V.1 Etude paramétrique des GPRs
Les GPRs constituent des défauts de surface responsables d’un endommagement néfaste pour la tenue en fatigue de nos éprouvettes (matière CM1-B). Il est donc important de quantifier la population des défauts au sein des éprouvettes mises en oeuvre afin de déterminer les paramètres morphologiques responsables de l’endommagement en fatigue. Notons que, à notre connaissance, une telle approche est relativement rare dans la littérature. En effet, même dans le cas où le défaut responsable de la rupture peut-être identifié, il est le plus souvent difficile de disposer d’une caractérisation de l’intégralité de la population de défauts de même type présents dans l’échantillon pour comparaison et interprétation. Dans notre cas, la dimension millimétrique des GPRs ainsi que leur localisation en surface a rendu possible une telle étude via l’utilisation de la tomographie aux rayons X de laboratoire.
Afin de faciliter la lecture des prochaines figures, il convient dans un premier temps de définir les paramètres adoptés lors de cette étude statistique des GPRs. La figure V.1 schématise
Chapitre V. Influence des GPRs sur la tenue en fatigue
une GPR en 3 dimensions sur laquelle ont été reportés les principaux paramètres utilisés par la suite (vis-à-vis de l’axe de sollicitation) : longueur, largeur et hauteur.
GPR
Figure V.1: Représentation schématique d’une GPR induite par le procédé de brasage au niveau des placages 4045 après solidification - Identification des principaux paramètres d’étude : longueur, largeur et hauteur.
Les données présentées dans cette étude proviennent des analyses tomographiques de laboratoire relatives aux éprouvettes de fatigue avant cyclage. Un protocole standard de traitement numérique des données a été défini et utilisé pour l’intégralité des éprouvettes. Ce dernier est décrit en détail dans l’annexe A tandis que la figure V.2 permet d’en visualiser les principales étapes dans le cas d’une éprouvette CM1-B1 : obtention d’une carte d’épaisseur de l’éprouvette de fatigue (a), récupération des données relatives uniquement aux GPRs (b), locali-sation de la GPR identifiée, à l’issue de l’essai de fatigue, comme responsable de la fissuration (c). Les paramètres d’essai des éprouvettes analysées par ce procédé sont synthétisés dans le tableau V.1. Les éprouvettes étudiées dans le précédent chapitre ont été mises en gras afin de simplifier leur identification. De plus, pour les nouvelles éprouvettes, afin de ne pas confondre avec les appellations utilisées dans le chapitre précédent, la dénomination à l’aide de lettres sera préférée aux nombres utilisés jusque-là. A noter que le nombre d’éprouvettes analysées dans le cas de la matière CM0-B (8 éprouvettes) est inférieur à celui de la matière CM1-B (13 éprouvettes) en raison d’un protocole expérimental plus complexe (cf. Annexe A). Rappelons que les images 3D ont été obtenues avec des tailles de voxel différentes pour les deux matières : de 33x33x1 μm3/voxel et 60x60x1 μm3/voxel respectivement pour les matières CM0-B et CM1-B. De fait, seules les GPRs présentant un volume supérieur respectivement à 330 et 100 voxels ont été retenues pour l’étude2.
Un nombre total respectif de 704 et 1271 GPRs pour les matières CM0-B et CM1-B a ainsi été considéré dans le cadre de cette analyse. Il sera donc possible de considérer les résultats 1. Configuration matière la plus simple puisque présentant des GPRs sur seulement une de ses faces. Le protocole reste utilisable pour la configuration CM0-B mais nécessite une étape préalable supplémentaire afin de dissocier les contributions de chacune des faces des éprouvettes. De plus, il n’est le plus souvent pas possible d’identifier une GPR responsable de la fissuration comme vu dans le chapitre IV.
Chapitre V. Influence des GPRs sur la tenue en fatigue
Figure V.2: Illustration des principales étapes de traitement des données relatives aux GPRs sur l’éprouvette CM1-B (1) : (a) obtention d’une carte d’épaisseur de l’éprouvette de fatigue - (b) récupération des données relatives aux seules GPRs - (c) localisation de la GPR identifiée, à l’issue de l’essai de fatigue, comme responsable de la fissuration dans le cas de la matière CM1-B (c).
présentés comme crédibles statistiquement3.