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Auteur(s)
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Alain LEMASÇON : Responsable du service Analyse de défaillance - Département Polymères et composites - Centre technique des industries mécaniques (CETIM-Nantes)
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Lire l’articleINTRODUCTION
L’emploi des polymères et des composites à matrice organique pour réaliser des pièces mécaniques est aujourd’hui largement répandu. La diversité des produits et des techniques de transformation leur fait pénétrer des marchés de la mécanique jusqu’alors traditionnellement réservés aux matériaux métalliques.
En dépit des efforts entrepris pour réaliser des pièces de qualité, des défaillances prématurées peuvent survenir dues à certains défauts introduits au moment de la transformation, à des facteurs non ou mal considérés lors de la conception ou, encore, à une mauvaise utilisation des pièces.
On remarque d’emblée que cette situation n’est pas l’apanage des matériaux à base de polymères et qu’elle concerne également les matériaux métalliques.
La défaillance est, en fait, partie intégrante de la vie des pièces. Une bonne compréhension du processus qui a conduit à l’avarie accidentelle donne les bases nécessaires à un retour sur les phases de conception et de fabrication et peut servir de support technique aux outils que sont l’AMDEC produit ou processus. Cela contribue à améliorer la qualité du produit et à réduire son coût.
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3. Études de cas
3.1 Défaillance d’une citerne en verre-polyester
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Éléments résultant de l’enquête
Structure :citerne de 20 m3 en verre-polyester.
Environnement :contenant : perchlorure de fer de pH 1,1.
température d’utilisation : – 15 à + 35 oC.
Rupture :10 mois après la mise en route, la virole de la citerne se casse de façon nette (cf. figure 7).
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Indices
La rupture franche d’une paroi en matériaux composites en contact avec un milieu acide fait penser à une dégradation chimique du matériau.
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Analyses effectuées
Il est nécessaire de vérifier la composition et la constitution du matériau de la virole et d’en analyser la rupture à l’aide d’un microscope électronique à balayage (MEB).
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Analyse de la constitution de la virole
Identification par spectrophotométrie infrarouge des résines du gel-coat et du stratifié de la paroi : une seule résine est employée, de la famille des polyesters insaturés de type orthophtalique.
Analyse des fibres de verre par spectrométrie X : le renfort du stratifié de la paroi est à base de verre E, le voile de surface placé au sein du gel-coat est à base de verre C. La composition type de chacun des verres est fournie par le fabricant.
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Analyse de la rupture
L’examen des faciès de rupture par microscopie électronique à balayage met en évidence les événements caractéristiques de la rupture : faciès plat au niveau macro et microscopique, faciès type miroir des fibres, fissuration du verre dans le sens longitudinal des fibres, formation de polygônes caractéristiques au sein du polymère (cf. figures 8 et 9).
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Synthèse
Le mode principal de ruine de la structure résulte d’une fissuration sous contrainte en environnement chimique acide ...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - RIOUT (J.) - Le guide l’AMDEC machine. - Ouvrage édité par le CETIM (1994).
-
(2) - CETIM - Fiabilité et maintenance : les besoins des entreprises mécaniciennes. - Recueil édité par le CETIM (1991).
-
(3) - STRAUSS-KHAN (D.) - Orientation de la politique de promotion de la qualité et de la sécurité industrielle. - Communication au Conseil des ministres, Paris (1992).
-
(4) - VEEN (B.), BOLLEN (A.W.) - Strategic importance of quality control. - PRI Conférence INTERPLAST, Birmingham (sept. 1977).
-
(5) - CETIM - Guide pratique de l’analyse de défaillance des pièces plastiques, composites et élastomères. - Ouvrage édité par le CETIM (1999).
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(6) - LEMASÇON (A.), BOLLAERT (F.) - La fractographie des polymères et...
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