Effet de l'usinage sur les propriétés mécaniques en tension et contrôle non-destructif des matériaux composites

Résumé

Le présent travail a pour principal but d’évaluer l’impact du procédé de détourage par fraisage sur l’intégrité d’un composite laminé de type carbone/époxy à plis unidirectionnels. L’usinage de type fraisage, souvent utilisé pour la finition de structures en composites, cause un certain endommagement sous la forme de cratères, de fissures et de dégradation thermique de la matrice. Ici, deux approches sont utilisées pour qualifier et quantifier l’importance de ces dommages, la première concerne l’utilisation de deux méthodes de contrôle non destructif (inspection par ultrasons et thermographie pulsée) et la deuxième consiste à évaluer les dommages en mesurant leurs influences sur les propriétés mécaniques des pièces usinées. Les deux méthodes de contrôle non destructif sont d’abord évaluées sur des échantillons comportant des défauts artificiels et sont ensuite utilisées sur des échantillons usinés comportant des dommages réels. Les résultats montrent que seule la technique d’inspection par ultrasons a permis la détection et la quantification des dommages d’usinage, mais seulement dans le cas où les dommages se retrouvent en surface de la pièce, près des premiers plis. L’étendue des dommages dépend surtout de l’orientation des fibres du premier pli par rapport à la direction de coupe. Les inspections par ultrasons sont aussi accompagnées d’observations au microscope électronique à balayage. Dans la deuxième approche, des essais de traction quasi-statique sont réalisés sur des échantillons préparés selon trois méthodes différentes, c’est-à-dire par découpe à la scie abrasive au diamant, découpe à la scie suivie d’un ponçage et finalement par fraisage. Les résultats démontrent que les dommages causés par le fraisage ne sont pas suffisamment importants pour influencer la contrainte ultime et le module d’élasticité. Malgré cela, il serait intéressant, pour des travaux futurs, d’étudier cet aspect en fatigue plutôt que par des essais statiques. La présence de ces dommages en bordure pourrait favoriser la propagation de délaminages lors d’un chargement cyclique.

Date	4 déc. 2012
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Martin Viens (Directeur(-trice)) & Gilbert Lebrun (Codirecteur(-trice))