Sujet Thèse Snecma 2#82FDE7

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COMPORTEMENT DES OXYDES DANS UN PROCEDE DE FONDERIED’ALLIAGES BASE NICKELThèse CIFRE - SnecmaResponsable scientifique :• Jean-Pierre Bellot Ecole Nationale Supérieure des Mines de Nancy, LSG2M UMR CNRS 7584, 54042 Nancy Cedexmél : [e-mail] Tél. : [phone] Fax : [phone]Partenaire industriel :• Virginie Jaquet Snecma Gennevilliers, Service YQGC, 171 quai Valmy - BP31, 92700 Colombes cedex mél : [e-mail] Tél. : [phone]ContexteSnecma maîtrise l’élaboration en fonderie de précision d’aubes de turbines monocristallines. Cettetechnique permet d’augmenter la résistance au fluage en éliminant les zones fragiles queconstituent les joints de grains. Néanmoins, des défauts peuvent survenir au cours de lasolidification des pièces. Pour améliorer la qualité de ses pièces et augmenter sa productivité, lemotoriste cherche à mieux comprendre et prédire l’apparition de ces défauts. Dans cecadre, l’équipe du Centre de Compétences Industrielles en Fonderie de la société se propose demener, en collaboration avec plusieurs centres de recherche, trois études en interaction forte.L’objectif pour l’industriel est de posséder des outils de simulation de plus en plus robustes pourfaciliter la mise au point et la fabrication des aubes.L’étude présentée ici porte sur la propreté inclusionnaire de l’alliage coulé. En effet, parmi lesdifférentes sources potentielles des grains parasites, les ...

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COMPORTEMENT DES OXYDES DANS UN PROCEDE DE FONDERIE D’ALLIAGES BASE NICKEL

Thèse CIFRE - Snecma

Responsable scientifique : Ecole Nationale Supérieure des Mines de Nancy, LSG2M UMR CNRS 7584, 54042 Nancy Cedex Jean-Pierre Bellot mél : [e-mail]él. : [phone]Fax : [phone]

Partenaire industriel :  Virginie JaquetSnecmaGennevilliers, Service YQGC, 171 quai Valmy - BP31, 92700 Colombes cedex  mél: [e-mail]él. : [phone]

Contexte Snecma maîtrise l’élaboration en fonderie de précision d’aubes de turbines monocristallines. Cette technique permet d’augmenter la résistance au fluage en éliminant les zones fragiles que constituent les joints de grains. Néanmoins, des défauts peuvent survenir au cours de la solidification des pièces. Pour améliorer la qualité de ses pièces et augmenter sa productivité, le motoriste cherche à mieux comprendre et prédire l’apparition de ces défauts. Dans ce cadre, l’équipe du Centre de Compétences Industrielles en Fonderie de la société se propose de mener, en collaboration avec plusieurs centres de recherche, trois études en interaction forte. L’objectif pour l’industriel est de posséder des outils de simulation de plus en plus robustes pour faciliter la mise au point et la fabrication des aubes. L’étude présentée ici porte sur la propreté inclusionnaire de l’alliage coulé. En effet, parmi les différentes sources potentielles des grains parasites, les inclusions d’oxydes présentes dans l’alliage liquide ont été identifiées. La propreté inclusionnaire de l’alliage coulé en moule apparaît comme un critère important pour la réduction de l’occurrence des défauts de fonderie.

Démarche proposée Pour répondre à cet objectif, le travail de recherche combinera des démarches expérimentales et de modélisation. Les expériences visent à comprendre les processus de formation des inclusions d’oxydes, le mouvement des inclusions dans le bain liquide, la formation d’agglomérats et de radeaux de surface et enfin le comportement des inclusions lors de la coulée de l’alliage. Le procédé industriel de fonderie sera exploité pour étudier, à chaque étape de l’opération, l’évolution de la population inclusionnaire. Des analyses de propreté complèteront ce dispositif en appliquant le test du bouton à l’aide du four à bombardement électronique dont dispose le LSG2M. Ces mesures permettront de quantifier la population d’oxydes, et de caractériser la morphologie et la nature chimique des inclusions. En parallèle, et en considérant les différentes étapes de l’opération de fonderie, deux programmes numériques de simulation seront développés, le premier s’attachant au comportement inclusionnaire dans le creuset de fusion, le deuxième visant à prédire le mouvement des inclusions et du radeau lors de la coulée du métal. Le premier modèle s’attachera à simuler l’écoulement turbulent de l’alliage liquide brassé par induction et le mouvement résultant des inclusions. Ce modèle sera dans sa totalité construit et programmé au LSG2M. Le deuxième modèle de simulation de l’écoulement du métal liquide lors de la coulée sera développé à partir d’un code commercial aux volumes finis, en respectant le caractère tridimensionnel de cet écoulement et en représentant finement la surface libre du jet de coulée. La trajectoire des particules au sein de l’alliage et en surface de celui-ci sera calculée suivant une méthode lagrangienne. L’exploitation des deux modèles numériques permettra de proposer des recommandations pour minimiser la quantité d’oxydes formée en fonderie.

Lieux de réalisation Le travail se déroulera en grande partie au LSG2M de l’Ecole des Mines de Nancy avec des campagnes d’essais sur le site industriel de la Snecma à Gennevilliers (région parisienne). Des réunions régulières auront lieu avec l’industriel et les autres partenaires du projet.

Compétences souhaitées: Elaboration des matériaux métalliques,mécanique des fluides et mécanique des fluides numérique, phénomènes de transport, physico-chimie. Des connaissances sur la méthode numérique des volumes finis sont les bienvenues.

Financement :Cifre –Snecma Gennevilliers (groupe Safran)