___________________________________________________________________________________________________ 9 ième Congrès de Mécanique, FS Semlalia, Marrakech 340 CARACTERISATION EXPERIMENTALE DES DEFORMATIONS RESIDUELLES DANS LES TUBES EN POLYETHYLENE DE HAUTE DENSITE M. KADDECHE*, N.KIASS*, K. CHAOUI* LR3MI - Department of Mechanical Engineering,University Badji Mokhtar, BP 12, Annaba 23000, Algeria. m_kaddeche@yahoo.fr, chaoui@univ-annaba.org Résumé La génération des contraintes internes à travers les parois des tubes extrudés est une des conséquences du procédé de fabrication thermomécanique. Dans le but d’étudier l’évolution des déformations provoquées par ces contraintes résiduelles, des éprouvettes en anneaux ont été préparées au laboratoire à partir d’un tube de Polyéthylène de Haute Densité (HDPE) et tronçonnés suivant une génératrice. Les éprouvettes ont été classées en deux types suivant la période de repos après usinage. La procédure expérimentale consiste à mesurer la déformation au cours du temps en fonction de la largeur de l’éprouvette. Il a été observé qu’à partir de la valeur 2,3 mm de largeur, la déformation demeure constante. Ce qui correspond à l’état de déformation plane. Les courbes déformation-temps montrent un comportement de fluage typique des matériaux viscoélastiques semi-cristallins qui a été modélisé mathématiquement avec une bonne tendance. 1. Introduction Les technologies de préparation des tubes en polyéthylène, destinés au transport et distribution du gaz naturel, reposent sur le procédé d’extrusion à partir d’un flux de matière porté à la température de fusion. Le refroidissement de la géométrie obtenue se fait en général par des douches d’eau véhiculant de manière convective la chaleur []. Cette situation génère un état de contraintes internes importantes qui se redistribuent de la surface externe jusqu’à l’enveloppe interne [2]. Les contraintes internes sont les plus fortes, juste après leur apparition et donc les plus dangereuses pour les pièces finies. Le fait que les contraintes internes conduisent ou non à des processus de rupture dépend de la résultante des sollicitations extérieures et des contraintes internes qui relaxent au cours du temps. Aucune rupture ne se produit si la somme des contraintes subies par la pièce durant toute sa durée de vie reste, à tout moment, inférieure à la résistance en fluage ou à la durabilité du matériau [3,2]. Le but de cette étude est de caractériser les déformations provoquées par ces contraintes résiduelles en fonction de la largeur des éprouvettes, des diamètres des tubes et du temps impartis à la libre déformation dans des tubes en PE-80 et PE-100 extrudés et pigmentés. 2. Technique expérimentale Les tubes utilisés sont en polyéthylène de haute densité (PE-80 et PE-100) ayant un SDR égal à 11 (de 125 mm de diamètre extérieur pour le PE-80 et 200mm de diamètre extérieur pour le PE-100), extrudés et pigmentés noir. Ils sont destinés à la distribution du gaz naturel. Ils sont conçus pour des réseaux de 4 bars de service et peuvent supporter des pressions d’essai hydraulique de 6 et 10bars effectives, respectivement. On appelle Tube A le tube en HDPE-100 de diamètre extérieur 200mm et tube B le tube en HDPE-80 de diamètre extérieur 125mm. Les éprouvettes utilisées dans cette étude sont sous forme de couronnes (ring specimen) ayant différentes largeurs, elles sont usinées à partir des deux tubes (A et B), par tronçonnage. Figure 1 : Déflexion d'un spécimen sectionnée dans la direction radiale ayant une largeur 5.30mm L’outil d’usinage utilisé est un outil à tronçonner en acier rapide dont la longueur d'arête de coupe est de 4mm. Pour minimiser l’effet de la chaleur résultante du tronçonnage, on a utilisé la vitesse de rotation minimale (45 tr/min). La température dans la zone de coupe, mesurée à l'aide d'un pyromètre à infra-rouge, a était trouvé entre 18 et 20°C. Pour les décharger les contraintes résiduelles, les éprouvettes ont été découpées suivant une génératrice. Après l’opération d’usinage, apparaissent des déformations en forme de courbures avec des pôles effilés légèrement élevés dans les éprouvettes de faible épaisseur. 3. Résultats et discussions Les spécimens ayant une largeur supérieure à 3,30 mm n'ont pas subi de déformation préalable avant le sectionnement, contrairement à celles ayant des largeurs moins importantes. Les courbes de la figure 2 représentent la déformation des spécimens du tube A, celles représentant la déformation des spécimens du tube B ont des allures semblables. La valeur de la déflexion résultante à la rétraction a été mesurée à l’aide d’une règle millimétrique transparente et flexible, c'est une copie d'une autre règle de haute finesse. Cette copie contient des erreurs, résultant de la photocopieuse, que l'on corrige en comparant les deux règles. Les valeurs des déflexions sont enregistrées avec les temps correspondants. La déflexion ne représente pas la déformation, plutôt c’est la variation de la périphérie de l’anneau qui diminue au cours du temps. La déformation dans notre cas est la variation de diamètre extérieur de l’éprouvette par rapport au diamètre extérieur initial.