Comportement de revêtements céramiques sur outil en tournage de finition à sec

par Christian Pagès

Thèse de doctorat en Sciences. Mécanique

Sous la direction de Jacques Rousseau.


  • Résumé

    Ce travail a été effectué dans le Laboratoire de Tribologie et Dynamique des Systèmes (LTDS UMR 5513) à l'Ecole Nationale d'ingénieurs de Saint-Etienne (ENISE), en collaboration avec la société BALZERS qui a fourni les revêtements céramiques (nitrures d'Al et Ti) des outils de coupe. L'objectif de ce travail était de comprendre le comportement et le rôle de ces divers revêtements en tournage dur de finition à sec. Au cours d'une étude préliminaire, nous avons identifié les principaux facteurs d'influence du comportement des revêtements et les grandeurs à étudier pour tenter de caractériser leurs dégradations progressives. Les facteurs actifs sont : la vitesse de coupe, l'avance, la profondeur de passe et la nature des matériaux usinés. Les grandeurs représentatives de la dégradation que nous avons retenues sont : l'état des arêtes de coupe et les usures en dépouille, les efforts et la puissance de coupe, les états de surfaces des pièces usinées, la forme, le volume et la température démergence des copeaux. Pour comparer les différents revêtements, étant donné la diversité des facteurs à considérer, nous avons élaboré un plan d'expérience de type factoriel complet offrant des possibilités d'extension si nécessaire. Cette méthodologie d'essai a effectivement permis de suivre l'évolution des grandeurs en fonction de l'usure des outils sur matériaux ferreux traités ou non (acier 100C6 traité et non traité, fonte FGS600-3). Cette étude a permis de mettre en évidence l'intérêt des plans d'expériences pour l'interprétation des résultats et la capacité prédictive de cet outil comparé notamment au couple outil-matière utilisé dans l'industrie. De façon systématique, il est apparu que les différents revêtements avaient leurs spécificités de comportement en usinage et à l'usure (amélioration des coefficients de frottement et rôle de barrière thermique). Ils conditionnent la formation des copeaux (formes, dimensions, états de contraintes). Leur action généralement bénéfique permet d'envisager le développement de l'usinage sans fluide. Enfin, ces travaux ont suscité une tentative de modélisation thermique de la formation du copeau, montrant le rôle de la rupture initiale des liaisons chimiques du solide dans l'élévation de température à la création du copeau.

  • Titre traduit

    Ceramic coating behaviour during dry finishing hard turning


  • Résumé

    This work has been carried out in Laboratoire de Tribologie et Dynamique des Systèmes (LTDS UMR 5513) at Ecole Nationale d'ingénieurs de Saint-Etienne (ENISE) in collaboration with BLAZERS corporation which provided cutting tools ceramic coatings (AIN - TiN). The aim of this work is to understand these different coatings behaviour during dry finishing hard turning. In first time, we identified the main factors influencing the coatings behaviour and the parameters to study in order to define the coatings damage. Active factors being : cutting speed, feed, depth of cut and workpiece material. The damage parameters being : cutting edge evolution, cutting wear incise, cutting power and loading, surface quality, shape, volume and chip temperature. To compare the various coatings, being given the diversity of the factors to be considered, we worked out an experimental design of complete factorial type offering possibilities of extension so necessary. This methodology of test actually made it possible to follow the evolution of the sizes according to the wear of the tools on ferrous materials treated or not (steel 100C6 treated and untreaded, cast iron FGS600-3). This study made it possible to highlight the interest of the experimental designs for the interpretation of the results and the predictive capacity of this tool compared in particular with the "couple outil-manière" used in french industry. In a systematic way, it appeared that the various coatings had machining and wear behavior specificities (improvement of the coefficients of friction and role of thermal barrier). They condition the formation of the chips (forms, dimensions, states of stresses). Their generally beneficial action makes it possible to consider the development of dry machining. Lastly, this work attempt to model thermaly the chip formation, showing the role of the initial solid chemical bonds rupture in the rise in temperature to the cration of the chip.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : 1 vol. (160 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : 99 réf.

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Ecole nationale d'ingénieurs. Bibliothèque.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : 667.6 PAG
  • Bibliothèque : Ecole centrale de Lyon. Bibliothèque Michel Serres.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : T1933
  • Bibliothèque : Ecole centrale de Lyon. Bibliothèque Michel Serres.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : T1933
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.