Influence de gammes de tournage sur l'etat de surface et la fatigue en endurance limitee d'un acier de construction

par ADIL MASOOD ALAM

Thèse de doctorat en Sciences appliquées

Sous la direction de Roger Barriol.

Soutenue en 1998

à Toulouse 3 .

mots clés

Résumé

Dans la plupart des cas de rupture en fatigue, les fissures se developpent a partir de la surface ou d'une zone tres proche de la surface des pieces. Cette surface joue donc un role important dans la tenue des pieces soumises a un endommagement par fatigue. Les parametres generalement retenus pour definir l'etat de surface sont la rugosite, les contraintes residuelles et la durete superficielle. Cet etat de surface depend du mode de fabrication et de la gamme d'usinage des pieces. Ainsi dans le cadre de cette these, l'influence des conditions de tournage sur l'etat de surface d'un acier a42 a ete etudiee comme un prealable a l'etude de l'influence de l'etat de surface sur la tenue en fatigue de ce materiau. Face a la diversite des parametres machine-outil en tournage, la technique du plan d'experiences a ete utilisee. De nouveaux modeles empiriques reliant la rugosite et les contraintes residuelles aux parametres de tournage ont ete proposees. Les gammes de tournage creant des combinaisons extremes des caracteristiques de l'etat de surface des pieces, ont ete choisies pour fabriquer les eprouvettes de fatigue. Les essais de fatigue en traction-compression ont ete effectues sur cinq series d'eprouvettes representant chacune une gamme d'usinage differente. Le resultat des essais n'a pas donne de relation immediate entre la rugosite ou les contraintes residuelles et le nombre de cycles a rupture en fatigue. Les observations metallographiques ont indique dans la sous-couche des surfaces usinees la presence d'une zone deformee plastiquement due a l'action de l'outil coupant. L'epaisseur de cette zone sous la surface de l'eprouvette varie avec la gamme de tournage utilisee pour creer cette surface. La duree de vie en fatigue des eprouvettes semble augmenter en proportion avec l'epaisseur de la zone deformee plastiquement. Ce phenomene est decrit par un modele base sur l'influence de la taille de grains sur la tenue en fatigue des materiaux. Le nombre de cycles a rupture calcule a l'aide du modele confirme la tendance de la duree de vie en fatigue a augmenter avec l'epaisseur de la zone deformee plastiquement.

Titre traduit

Effect of turning procedures on the surface state and on limited endurance fatigue of a low carbon steel

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