Modélisation et expérimentation du décapage par jet d'eau haute pression

¹ INSA-Lyon, Laboratoire LaMCoS, Bât. Joseph Jacquard, 27 avenue Jean Capelle, 69621 Villeurbanne Cedex, France
² ENSAM Institut Conception, Mécanique et Environnement, Savoie Technolac-BP 295, 73375 Le Bourget Du Lac Cedex, France
³ Valeo Transmissions – R&D Centre, ZI Nord, Rue de poulainville, 80009 Amiens Cedex 1, France
⁴ ENSAM Paris, 151 Bd de l'hôpital, 75013 Paris, France

Auteur de correspondance : Tarek.Mabrouki@insa-lyon.fr

Reçu : 20 Février 2002
Accepté : 5 Janvier 2003

Résumé

Cet article propose une modélisation numérique tridimensionnelle du procédé de décapage par jet d'eau HP. L'exemple traité concerne un dépôt aéronautique : peinture de type polyuréthane déposée sur un métal homogène infini, A2024, de type carlingue d'avion. Le calcul numérique a été effectué en utilisant le code DYNA3D. Les résultats hydrodynamiques montrent l'importance de l'aplatissement du jet sur la cible traitée. Il s'avère qu'un jet d'eau en mouvement par rapport à la cible à décaper génère des contraintes de cisaillement provoquant un enlèvement du revêtement selon un mode d'érosion. En terme de modélisation, ce phénomène a été mis en évidence grâce à un critère seuil qui simule l'enlèvement des mailles lagrangiennes ainsi soumises aux contraintes générées par l'action du jet sur la cible. Cette érosion est accentuée par un autre phénomène qui se traduit par une concentration des contraintes de traction sur la cible selon la ligne médiane de l'empreinte, lieu géométrique du déplacement du centre du jet. Ces contraintes peuvent générer des fissures qui à leur tour peuvent être des sites privilégiés traversés par des micro-jets à vitesses élevées. L'enlèvement du revêtement est ainsi accéléré. Les résultats ont été validés par des essais expérimentaux.

Abstract

This paper deals with the 3D-numerical modelling of decoating process by a moving waterjet tool. The example of aeronautic coating (polyurethane) deposit on an infinite homogenous metal (A2024) was treated (case of plane keelson). The numerical computation was carried out using DYNA3D code. Hydrodynamic results show the importance of the jet flattening on the treated target. It appears clearly that moving watertjet introduces during decoating process shear stresses causing coating removal by erosion mode. The latter has been simulated thanks to a failure criterion of Lagrangian elements illustrating the coating removal under high velocity moving waterjet. This erosion is accentuated by waterjet stretching effects, which cause tearing of the coating. Consequently, discontinuous cracks at the median line of the coating imprint can be observed. These cracks can be privileged sites, which are traversed by speedy micro-jets accelerating the coating removal. The results were demonstrated by experimental tests.