Étude comportementale des assemblages multi-matériaux par induction de structures allégées
PROJET LIÉ À :
- Améliorer les procédés industriels
- Rechercher et développer des nouveaux matériaux
- Transport
LE BESOIN INITIAL
Dans le secteur du transport, l’allégement des structures est un enjeu important pour répondre aux objectifs de baisse des émissions de C02 demandées.
Les assemblages multi-matériaux représentent des opportunités pour plusieurs applications. En effet, l’assemblage composites/métal peut être utilisé aussi bien à sur des pièces esthétiques que sur des pièce de structures, pour en alléger le poids
L’utilisation de matériaux aux comportements mécaniques différents concentre la problématique technique à la jonction mécanique des matériaux à assembler.
LE VERROU À LEVER
- Scientifiques : Méconnaissance des propriétés physiques et chimiques qui sont requises à
l’interface des deux matériaux pour obtenir un assemblage performant notamment du point de vue de la résistance mécanique du bi-matériau final. - Technologiques : Maîtriser les techniques de projection de fluides complexes pour
l’élaboration des surfaces aux propriétés physiques et chimiques requises mais aussi de déterminer les stratégies expérimentales et les paramètres d’assemblages multi-matériau performants par induction.
LES MOYENS R&D MIS EN ŒUVRE
- L’Institut de Soudure dispose notamment de centres de recherche spécialisés dans le développement des technologies de soudage (métallique et composite), caractérisation de composites (mécanique, physico-chimique et santé matière).
Sa plateforme de recherche dédiée aux matériaux composites a développé un îlot robotisé d soudage multi-matériau basé sur la technologie d’induction qui a permis l’assemblage de différentes éprouvettes métal / composite.
- Le CRITT TJFU (plate-forme Surfo3M) :
Le jet d’azote supercritique a été utilisé pour modifier l’état de surface afin d’améliorer l’adhérence des plaques soudées. Le microscope KEYENCE a été utilisé pour caractériser Ia topographie 3D de la surface générée. Le jet d’eau a été utilisé pour prélèvement de échantillons soudés.
- L’Institut Jean Lamour via l’équipe Physique, Mécanique et Plasticité et ses centres de
compétences 3M et COL ont mené les observations par microscopie optique et microscopie électronique à balayage, les analyses par spectroscopie Raman et la caractérisation
mécanique des interfaces par des tests de pelage normalisés.
LES PERSPECTIVES DE PARTENARIATS
Des essais de soudage par induction sur un assemblage hybride : métal / composite ont réalisés. Des fonctionnalisations de surface de différentes rugosités sur le métal associées essais de soudage optimisés ont donné des résultats mécaniques intéressants (sollicitation type pelage).
Les observations micrographiques au MEB de la coupe transversale ont révélé bon ancrage mécanique sur les deux niveaux de rugosité sans présence de bulle d’air ni porosité dans la couche polymérique.
La fonctionnalisation de surface par jet d’azote augmente de manière significative la force de
rupture par rapport à l’échantillon de référence non traité. De plus la rugosité de surface croissante
améliore la tenue de l’assemblage.
