Méthodes d'expertise de la rupture des matériaux

Résumé du document

Fractographie = art d'analyser la surface de rupture d'une pièce rompue

Connaître les mécanismes de rupture ( amorçage et propagation de fissure) d'un matériau donné.

Répondre à deux questions:
- Comment la pièce s'est-elle rompue?
- Pourquoi la pièce s'est-elle rompue?


Pour déterminer au mieux les mécanismes et les causes de la rupture:

1) Enquête préliminaire
2) Analyse morphologique
3) Analyse micro-fractographique
4) Examens complémentaires

Extraits

[...] - Homogénéité : des variations d'aspect ou de relief peuvent indiquer des modes de rupture mixte Détermination du type de rupture: statique ou progressive, ductile ou fragile ou mixte. Information sur le mode sollicitation Collégien\Desktop\Untitled-2.JPGa2eA05B.tmp • Détails macroscopiques du faciès: - Lignes radiales: reliefs se formant perpendiculairement au front de rupture et rayonnant depuis l'amorce. Résultat de la propagation de la fissure sur des plans à des niveaux différents qui se rejoignent par des lèvres de cisaillement ou des marches de clivage. [...]

[...] - Pourquoi la pièce s'est-elle rompue? Observation du faciès de rupture - niveau macroscopique = analyse morphologique - niveau microscopique = microfractographie 2 Collégien\Desktop\Untitled-2.JPGa2e33E.tmp PROTOCOLE DE L'EXPERTISE Pour déterminer au mieux les mécanismes et les causes de la rupture: Enquête préliminaire Analyse morphologique Analyse micro-fractographique Examens complémentaires 3 Collégien\Desktop\Untitled-2.JPGa2eCE1C.tmp Enquête préliminaire • Pièce rompue en service Recueillir le maximum d'informations sur: - Désignation et fonction de la pièce: fournir si possible plans et croquis - Matériau prévu: nature, nuance, traitements thermo-mécaniques, caractéristiques mécaniques exigées, fournisseur - Gamme de fabrication de la pièce - Contrôles effectués au cours de la fabrication - Conditions d'utilisations prévues • type de sollicitation: statique, cyclique, uniaxiale, flexion, torsion 4 Collégien\Desktop\Untitled-2.JPGa2eDC11.tmp - Circonstances de la rupture • Incidents antérieurs • Modification éventuelle: conception, fabrication, matériau, conditions d'utilisation . [...]

[...] Chapelet d'inclusions - RX: dosage des phases -EBSD: texture locale •Essais mécaniques: - Détermination des caractéristiques mécaniques du matériau - In situ pour connaître la chronologie de l'endommagement 18 Collégien\Desktop\Untitled-2.JPG Conclusion Nous avons présenté deux exemples d'expertises de défaillances s'appuyant sur la fractographie pour tenter de comprendre la cause de la rupture et peuvent aussi être utilisés comme outil d'aide à l'amélioration des étapes de fabrication. Bien sûr, les industries aérospatiales et aéronautiques sont des domaines dans lesquels la fractographie a une place depuis longtemps établie pour l'étude de pièces de structures. [...]

[...] acier acier La fragilité des joints de grains peut être due à une seconde phase (interphase, précipités à une ségrégation d'éléments d'alliage , à de la corrosion Faciès topographique caractéristique d'une rupture fragile intergranulaire très dépendant de la structure morphologique des grains Collégien\Desktop\Untitled-2.JPGa2eF900.tmp -Stries de fatigue: lignes d'arrêts perpendiculaires aux rivières caractéristiques d'une propagation par saccades sous l'effet d'un chargement cyclique. Fontes GS Stries de fatigue accélération Fontes GS ralentissement L'écartement des stries est fonction de la vitesse de propagation de la fissure et donc renseignent sur les zones de ralentissement ou d'accélération. Faciès peu topographique caractéristique d'une rupture de fatigue Rque: Toutes ruptures de fatigue ne présentent pas de stries de fatigue nettes Collégien\Desktop\Untitled-2.JPGa2eED1.tmp Plusieurs de ces aspects caractéristiques (voire tous) peuvent coexister sur un même faciès. [...]

[...] Inclusions non métalliques Fontes GS -points de corrosion . Micro-retassure Alliage d'aluminium de moulage 10 Collégien\Desktop\Untitled-2.JPGa2e762C.tmp • Zone de propagation Mettre en évidence de la présence de : -Rivières et/ou languettes: marches assurant la jonction entre deux plans de clivage ou raccordant un plan de clivage avec un autre plan cristallographique. Aciers frittés Aciers frittés rivières Surface polie Surface de rupture marches 11 Collégien\Desktop\Untitled-2.JPGa2eBD38.tmp Alliages d'Al de moulage acier convergence Joints de grains Les rivières convergent et la convergence donne la direction locale de propagation. [...]