Thèse soutenue

Comportement de revêtements céramiques sur outil en tournage de finition à sec
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Auteur / Autrice : Christian Pagès
Direction : Jacques Rousseau
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences. Mécanique
Date : Soutenance en 2003
Etablissement(s) : Ecully, Ecole centrale de Lyon
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de tribologie et dynamique des systèmes (Écully, Rhône ; 1970-)

Résumé

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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.