Caractérisation de l'état de surface et des contraintes résiduelles engendrées par meulage

Abstract
grinding operations are generally used to prepare surfaces or improve surface state before or after welding. These operations, when carried out manually with portable machines, induce superficial work hardening, modification of the structure of material and residual stresses. An experimental study about the influence of grinding has been carried out on two metallic materials, a low carbon steel (A42-CP) and an austenitic stainless steel (316L), in order to characterise the grinding effects. Manual grinding being difficult to control (no repeatable effects), a test rig using a portable machine has been made. This test rig enables to control the grinding parameters in order to obtain repeatable grinding operations. Characterisation of the ground surfaces was made by 2D profilometry and measurements of residual stresses have been carried out with a Set-X Elphyse apparatus. The profiles of residual stresses obtained show, on the one hand, that on each material, identical grindings generate identical states of stresses and on the other hand, that materials have not the same behaviour, From a metallurgical point of view, we also observe that the grinding effects are different for both materials. The grinding of the A42 steel highlights a crushing of the grain near the surface while the 316L stainless steel grinding reveals sliding bands.

Résumé
Des opérations de meulage sont régulièrement effectuées sur des matériaux métalliques pour préparer les surfaces ou pour améliorer l'état de ces surfaces après soudage. Ces opérations réalisées manuellement engendrent un écrouissage superficiel, une modification de la structure du matériau et par conséquent des contraintes résiduelles. Une étude expérimentale a été menée sur un acier à bas carbone (A42-CP) et un acier inoxydable austénitique (316L) afin de caractériser les effets du meulage. Le meulage manuel étant difficile à maîtriser (effets non reproductibles), un banc d'essai utilisant une machine portative a été réalisé afin de contrôler les différents paramètres caractéristiques des opérations de meulage. Ensuite, la détermination de la rugosité des surfaces meulées s'est faite par profilornétrie 2D et les contraintes résiduelles ont été mesurées sur un appareil Set-X Elphyse. Les profils de contraintes obtenus montrent d'une part que sur un même matériau, des meulages réalisés dans les mêmes conditions aboutissent à des résultats semblables et d'autre part, que les deux matériaux utilises se comportent différemment. Ainsi, d'un point de vue métallurgique, on observe que le meulage de l'acier A42 favorise un écrasement des grains proches de la surface alors que le meulage de l'acier inoxydable 316L fait apparaître de nombreuses bandes de glissement.