Loi de comportement pour l'usinage : localisation de la déformation et aspects microstructuraux

par Benoît Changeux

Thèse de doctorat en Sciences appliquées, génie mécanique, construction mécanique

Sous la direction de Maurice Touratier.

Soutenue en 2001

à Paris, ENSAM .

    mots clés mots clés


  • Résumé

    En usinage, la description du comportement du matériau usiné reste une des principales difficultés de la modélisation de l'opération de coupe à l'échelle dite "meso", des quelques millimètres autour de l'arête de l'outil, dans la zone de coupe. De fortes sollicitations ont lieu en trois zones de dissipation d'énergie, les zones "de cisaillement", où les couplages physiques entre mécanique, thermique et métallurgie sont très forts. Dans un premier temps, des essais de tournage orthogonal (sur acier inoxydable austénitique) sont présentés. Ils permettent l'examen de ces zones. Les niveaux de déformation, de température, de vitesses et de gradients y sont évalués, les transformations microstructurales mises en évidence, grâce à l'utilisation de multiples outils : microscopie, diffraction des rayons X, dureté, etc. Ils permettent de comparer le niveau d'écrouissage et l'importance relative des couplages dans chacune de ces zones. Les essais permettent également, sur trois nuances différentes du même acier austénitique, de montrer l'influence et l'intérêt des inclusions destinées à l'amélioration de l'usinabilité. On utilise en particulier un outil original d'analyse thermique par caméra CCD dans le proche infrarouge. Des essais de cisaillement dynamique sur éprouvettes 'chapeau' sont réalisés sur un banc de Hopkinson, à 20ʿC et 300ʿC ; ils permettent de s'approcher du chargement vu en usinage. Les résultats expérimentaux ne mettent pas en évidence une influence des inclusions d'amélioration de l'usinabilité dans ces condititions, ce qui laisse supposer que leur actionen coupe est essentiellement tribologique et liée à l'endommagement qu'elles engendrent. La comparaison des éprouvettes après essai avec les zones cisaillées en coupe montre des parentes (vitesse de déformation, texture induite, dureté) et des différences (largeur de zone cisaillée, échauffement induit par la déformation plastique). Mais la géométrie chapeau montre son intérêt dans notre étude par rapport aux essais plus classiques de compression ou de torsion. Grâce à la simulation numérique de ces essais, dont la fidélité dépend de la loi choisie, et à la réalisation parallèle d'essais plus lents et à chaud, on utilise les données expérimentales pour quantifier les paramètres de la loi de Johnson-Cook, loi qui intègre l'influence de la vitesse de déformation et de la température.

  • Titre traduit

    Behaviour law for machining : strain localisation and microstructural aspects


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Informations

  • Détails : 1 vol. (159 f.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 97 réf.

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  • Cote : MT 533
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