Note publique d'information : L'étude proposée traite de la compréhension des mécanismes d'endommagement des outils
carbure dans le cas de l'usinage à sec d'un alliage d'aluminium aéronautique (AA2024
T351). Elle a pour but de déterminer les différents paramètres tribologiques de l'interface
outil-copeau (frottement, température, pression) et de les confronter aux différents
modes d'usure. Une modélisation du contact entre le copeau et l'outil basée sur les
propriétés viscoplastiques de l'écoulement du matériau est d'abord proposée. Elle
permet d'établir les relations qui existent entre la géométrie du copeau (angle de
cisaillement), les contraintes appliquées sur l'outil, le coefficient de frottement
et la vitesse de glissement du copeau au voisinage de la pointe de l'outil. Le modèle
analytique est alors employé pour déterminer la nature du contact (collant, glissant)
et calculer la vitesse de glissement. Pour déterminer la température et la pression
de contact, un dispositif d'étude basé sur l'observation expérimentale de la formation
du copeau (caméra vidéo rapide, mesure des efforts, calcul de flux thermique) et la
simulation numérique par la méthode des éléments finis est ensuite mis en place. La
caractérisation physico-chimique réalisée à l'aide de techniques complémentaires d'analyse
de surface (MEB, EDS, AES, profilométrie optique) a permis d'identifier clairement
les différents types d'endommagement. Ils se traduisent par la formation d'arêtes
rapportées et de couches adhérentes (couches de transfert formées par extrusion de
précipités) ainsi que par la fragilisation de l'outil provoqué par la diffusion de
certaines espèces chimiques de copeau vers l'outil.
Note publique d'information : IN THE PRESENT STUDY, CARBIDE TOOL WEAR IS ANALYSED IN THE CASE OF DRY MACHINING OF
AN AERONAUTIC ALUMINIUM ALLOY (AA2024 T351). THE PURPOSE IS TO DETERMINE THE DIFFERENT
TRIBOLOGICAL PARAMETERS AT THE TOOL-CHIP INTERFACE (FRICTION, TEMPERATURE, PRESSURE)
AND TO CONFRONT THEM WITH THE WEAR MECHANISMS. A MODELLING OF THE CONTACT BETWEEN
THE CHIP AND THE TOOL, BASED ON THE VISCOPLASTIC PROPERTIES OF THE MATERIAL FLOW,
IS INITIALLY PROPOSED. THIS ALLOWS TO ESTABLISH RELATIONSHIPS EXISTING BETWEEN THE
CHIP GEOMETRY (SHEAR ANGLE), THE STRESS APPLIED ON THE TOOL, THE FRICTION COEFFICIENT
AND THE SLIDING CHIP VELOCITY IN THE NEIGHBOURHOOD OF THE CUTTING TOOL EDGE. THE
ANALYTICAL MODEL IS THEN USED TO DETERMINE THE NATURE OF THE CONTACT (STICKING, SLIDING)
AND TO CALCULATE THE SLIDING SPEED. TO DETERMINE THE TEMPERATURE AND THE CONTACT PRESSURE,
A SPECIAL DEVICE BASED ON THE EXPERIMENTAL OBSERVATION OF THE CHIP FORMATION (HIGH
SPEED VIDEO CAMERA, FORCE MEASUREMENT, HEAT FLUX CALCULATION) AND THE FINITE ELEMENT
NUMERICAL SIMULATION IS ALSO CARRIED OUT. THE SURFACE ANALYSIS CARRIED OUT USING COMPLEMENTARY
TECHNIQUES (MEB, EDS, AES, OPTICAL PROFILOMETRY) ALLOWED TO CLEARLY IDENTIFY THE DIFFERENT
WEAR MECHANISMS. THEY RESULT IN THE FORMATION OF BUILT-UP EDGES, IN THE FORMATION
OF ADHERENT LAYERS (TRANSFER LAYERS FORMED BY EXTRUSION OF PRECIPITATES) AND IN THE
TOOL EMBRITTLEMENT CAUSED BY THE DIFFUSION OF CHEMICAL SPECIES FROM THE CHIP TOWARDS
THE TOOL.
paprika.idref.fr
data.idref.fr
Documentation
