Cette thèse porte sur l’étude de la réparation localisée de l’Inconel 718 par procédé Laser Powder Directed Energy Deposition (LP-DED). Dans l’industrie aéronautique, la réparation de composants à forte valeur ajoutée représente un enjeu important afin de réduire les coûts de maintenance et d’augmenter la durée de vie des pièces. Les travaux de la littérature concernent principalement des réparations fortement rechargées, avec des proportions importantes de matériau déposé par rapport au substrat. En revanche, les réparations localisées de type poche, représentatives des cas industriels, restent peu étudiées, notamment concernant l’influence des stratégies de dépôt sur la qualité du remplissage et la tenue mécanique.
Les travaux ont d’abord porté sur le développement d’un code Python dédié à la génération de trajectoires de dépôt intégrant différents critères de recouvrement et ordres de dépôt, afin d’améliorer le remplissage des poches de réparation. L’influence de la géométrie des poches, des stratégies de dépôt et des paramètres procédé sur la qualité des réparations a ensuite été étudiée. Les résultats montrent que la géométrie des poches, les trajectoires et les taux de recouvrement influencent directement l’apparition de défauts tels que les porosités et les manques de fusion. Une adaptation combinée de ces paramètres permet de réduire ces défauts et d'améliorer la qualité des réparations.
Le comportement mécanique d'une réparation localisée a également été étudié à travers des essais de traction couplés à la corrélation d’images, des mesures de microdureté, des observations microstructurales et des analyses fractographiques. Les résultats montrent qu’à l’état brut de dépôt, les propriétés mécaniques des éprouvettes réparées diminuent par rapport au matériau de référence, avec une localisation de la déformation dans la zone réparée et un effet plus marqué lorsque le volume réparé augmente. Après traitement thermique, les propriétés mécaniques redeviennent proches de celles du matériau de référence et la distribution des déformations devient plus homogène au sein des éprouvettes.
Ces travaux mettent en évidence l’importance de la maîtrise de la géométrie des poches, des stratégies de dépôt et des traitements thermiques sur la qualité et les propriétés mécaniques des réparations localisées en Inconel 718 par LP-DED. |
This thesis focuses on the study of localized repair of Inconel 718 using Laser Powder Directed Energy Deposition (LP-DED). In the aerospace industry, repairing high-value components is crucial for reducing maintenance costs and extending part lifespan. Existing literature primarily addresses heavily built-up repairs, with significant proportions of material deposited relative to the substrate. In contrast, localized pocket repairs, representative of industrial applications, remain understudied, particularly regarding the influence of deposition strategies on fill quality and mechanical strength.
The work initially focused on developing a Python code dedicated to generating deposition trajectories incorporating various overlap criteria and deposition sequences to improve the filling of repair pockets. The influence of pocket geometry, deposition strategies, and process parameters on repair quality was then investigated. The results show that pocket geometry, trajectories, and overlap rates directly influence the occurrence of defects such as porosity and lack of fusion. A combined adjustment of these parameters reduces these defects and improves repair quality.
The mechanical behaviour of a localized repair was also studied through tensile tests coupled with image correlation, microhardness measurements, microstructural observations, and fractographic analyses. The results show that in the as-deposited state, the mechanical properties of the repaired specimens decrease compared to the reference material, with deformation localized to the repaired area and a more pronounced effect as the repaired volume increases. After heat treatment, the mechanical properties return to those of the reference material, and the strain distribution becomes more homogeneous within the specimens.
This work highlights the importance of controlling pocket geometry, deposition strategies and heat treatments on the quality and mechanical properties of localized repairs in Inconel 718 by LP-DED. |