Développement de méthodes de réparation des composites à matrice thermoplastique utilisant le soudage par induction

Résumé

L’utilisation des matériaux composites thermoplastiques à haute performance est enexpansion. Ces matériaux sont coûteux et leur endommagement structural impose trop souvent le changement complet de la pièce. Il est donc pertinent de développer des méthodes de réparation adaptées permettant de recouvrir partiellement ou totalement les performances mécaniques de la structure. Ce travail expérimental porte sur le recouvrement des propriétés mécaniques en tension grâce au soudage par induction de plaques de réparations. Dans un premier temps, le matériau composite thermoplastique constitué de fibres unidirectionnelles de carbone/polysulfure de phénylène (CF/PPS) est moulé en plaques et testé en traction afin de définir les propriétés mécaniques dans ce chargement. Dans un deuxième temps, ces échantillons sont troués afin de créer un dommage au matériau. Dans un troisième temps ces échantillons endommagés sont réparés en soudant des plaques de réparation à la surface de l’échantillon. Le matériau de réparation est constitué du même matériau que l’échantillon à réparer. Le soudage utilisé est le soudage par induction avec la présence d’un treillis d’acier inoxydable comme élément chauffant à l’interface entre l’échantillon à réparer et la plaque de réparation. Les propriétés mécaniques en tension de ces échantillons réparés sont ensuite comparées aux propriétés mécaniques en tension des échantillons sains (non endommagés). Le recouvrement de ces propriétés est quantifié, nous permettant de définir l’utilité des réparations pour ce chargement. Le nombre de couches composant les plaques de réparation et l’empilement de ces plaques est investigué, ainsi que l’effet de la longueur de la réparation sur les propriétés mécaniques en tension des échantillons. Des réparations avec soudage de plaque sur un seul côté de l’échantillon ou sur les deux côtés sont effectuées. Une observation de l’effet de l’ajout d’un insert à la place de la matière enlevée par le dommage est aussi faite. Cela permet principalement d’établir que l’augmentation du nombre de couches dans la plaque de réparation améliore le recouvrement de la résistance en traction de l’échantillon jusqu’à un plateau propre à chaque réparation. On observe avec les réparations quasi-isotropes que l’augmentation de la longueur des plaques de réparation améliore le recouvrement de la résistance en traction de l’échantillon jusqu’à une longueur limite pour laquelle le recouvrement ne s’améliore plus avec la longueur. Le fait d’augmenter l’épaisseur des plaques de réparation permet d’augmenter cette longueur limite de réparation et ainsi espérer améliorer la résistance à la rupture de l’échantillon. De manière générale, ce mémoire s’inscrit comme travail préliminaire de futurs projets portant sur la réparation des matériaux composites à haute performance.

Date	27 août 2015
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Martine Dubé (Directeur(-trice))