Simulation expérimentale et numérique des cycles thermiques et mécaniques subis par une culasse de moteur diesel en alliage d'aluminium

摘要

La réduction de consommation de carburant est un défi qui exige l’allégement des véhicules automobiles. Cela passe par le remplacement de la fonte par l’alliage A356 d’aluminium pour les culasses de moteur Diesel. Cet alliage est un candidat de choix du fait de ces bonnes propriétés de coulabilité mais des fissures apparaissent dans les pièces avant la fin de la durée de vie prévue en fatigue. Ces fissures sont dues à l’interaction du fluage avec la fatigue thermique ayant lieu dans les culasses.ududDans ce travail, un banc d’essai a été conçu afin de pouvoir tester des éprouvettes sur des cycles thermiques avec maintien à haute température. Les éprouvettes ont une géométrie particulière qui reprend celle des pontets inter-soupapes, parties les plus à risque des culasses. Plusieurs éprouvettes sont testées, avec des variations de composition de l’alliage et des variations de traitements thermiques. Les résultats expérimentaux obtenus montrent que les déformations mécaniques développées dans les éprouvettes sont faibles et que leur exploitation n’est pas possible sans la connaissance du coefficient de dilatation de l’alliage.ududUne simulation numérique du montage a aussi été réalisée afin de pouvoir compléter les résultats expérimentaux et envisager des améliorations. Cette dernière montre qu’en fin de chauffe d’un cycle thermique, le centre de l’éprouvette subit des déformations plastiques de compression alors que la surface est en tension élastique s’il y a un jeu dans le montage. Sans jeu, toute l’éprouvette est en compression mais la surface n’est pas sujette à des déformations plastiques.