Développement et mise en œuvre d'une méthodologie d'analyse multi-échelle du procédé de rodage en production de série

par Leila Sabri

Thèse de doctorat en Procédés de fabrication


  • Résumé

    Les fûts des carter-cylindre des moteurs jouent un rôle fondamental dans la fonctionnalité du moteur et conditionnent ses performances. La texture des surfaces des fûts de carter représente, en effet, une surface « originale » à micro-échelle structurée de façon à répondre aux caractéristiques d'aspect de la surface et à ses propriétés d'anisotropie. Elle comprend des stries plateaux (régions portantes) et des vallées profondes pour retenir et transporter le lubrifiant. Ces surfaces sont générées par le process de rodage. L'objectif de cette thèse est de développer une méthodologie robuste pour l'analyse des caractéristiques des surfaces rodées en tenant compte des relations entre les mécanismes d'usure abrasive pendant l'opération de rodage et les modifications multi-échelles des signatures topographiques inhérentes. Ces modifications multi-échelles de la surface sont, par ailleurs, reliées aux conditions opératoires définies pour le rodage des surfaces en harmonie avec le besoin fonctionnel. Cette thèse expose les bases d'utilisation des transformées en ondelettes continues pour étudier la nature multi-échelle de la génération de la topographie de la surface pendant le process de rodage utilisé pour finir les fûts de carter cylindres. La nature multi-échelle du process de rodage est clairement démontrée et constitue un traceur ex situ pouvant expliquer la superposition des signatures inhérentes aux opérations consécutives de rodage. L'implémentation de cette approche multi-échelle dans un environnement de production en série permet de corréler la qualité fonctionnelle du produit et le process de génération des surfaces rodées. Une cartographie de la topologie de la surface est ainsi définie via des spectres d'évolution de la texture de la surface. Elle permet d'analyser l'évolution des modifications texturales induites à chaque étape de rodage et de définir les relations exactes d'enchaînement causes/conséquences de l'intervention des variables process. Différentes applications sont, dès lors, exposées pour la conception process/produit permettant d'analyser l'efficience du process en relation avec le produit et de définir de nouveaux paramètres process de productivité.

  • Titre traduit

    Development and implementation of a multiscale analysis method of honing process in mass production


  • Résumé

    A surface liner is a cylindrical part fitted into an engine block. It is the most important functional part of an engine and dominates engine functionality. The liner surface is in fact the “original” micro-scale structured surface; designed with a deterministic pattern of high aspect ratio features and anisotropy of surface properties. It comprises alternating flat plateaus (bearing regions) and deep valleys for lubricant, transportation. To manufacture such a functional surface, abrasive honing is the process of choice. The objective of this thesis is to establish a robust methodology that explores the required surface characteristics, based on the premise that an intimate connection exists between the abrasive wear mechanisms prevailing during honing and the multi-scale modification of topographical signatures formed as a result of those mechanisms. These multi-scale modifications of surface structure are connected to the process conditions that the surface has undergone during manufacture and in turn dominate the functional characteristics of the surface. The thesis sets out the basis for using the continuous wavelet transform to investigate the multi-scale nature of the development of surface topography during the honing process used to machine automotive cylinder bores. The multi-scale nature of honing process is clearly demonstrated and appears to be very useful in understanding the development of the multistage surface topography. The implementation of this multiscale approach within a mass production environment allows to correlate the functional quality of the intolerance designed surface and the process of its generation. This implementation consists of computing the multi-scale modifications of the topographical signature, which highlight the essential changes of the surface structure produced on the original surface after the stages of honing. The different applications of this multiscale approach demonstrate also that the process signatures respond in a predictable fashion to changes in process variables, combinations of stage and functional quality of the product.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (155 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. P. 149-155

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  • Cote : 2010ENAM0022
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