Thèse soutenue

Étude expérimentale et analytique pour la caractérisation des échanges thermiques locaux et globaux à l'interface meule/pièce en rectification
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Auteur / Autrice : André Francis Lefebvre
Direction : Paul LipinskiPascal Vieville
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences de l'ingénieur. Mécanique. Productique
Date : Soutenance en 2005
Etablissement(s) : Metz
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LPMM - Laboratoire de Physique et Mécanique des Matériaux - FRE 3236

Résumé

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L'énergie nécessaire à une opération de rectification est convertie en chaleur ce qui peut engendrer des températures élevées à l'interface meule/pièce et un endommagement thermique superficiel de la pièce. Un thermocouple rectifiable feuille/pièce a été développé afin de mesurer l'évolution de la température directement à l'interface meule/pièce et de déterminer les flux globaux et locaux absorbés lors de la rectification d'aciers avec une meule alumine. Un étalonnage dynamique radiatif du capteur, à l'aide d'un faisceau laser, a permis de déterminer une bande passante de 1 kHz. Une étude de finesse, analytique à l'échelle locale du grain et par éléments finis à l'échelle globale, montre que l'erreur sur la température maximale mesurée est liée à la présence des feuilles de mica, aux propriétés thermophysiques des différents matériaux mais aussi à l'écart relatif entre les énergies spécifiques de l'acier rectifié et de l'électrode en constantan. La très bonne répétabilité de la méthode de mesure dans la phase de refroidissement démontre que le capteur intègre bien l'énergie transmise par l'ensemble des grains actifs à l'interface meule/pièce. Cette phase est utilisée pour la détermination du flux global. L'analyse haute fréquence du signal permet d'identifier la température locale de contact grain/pièce avec des vitesses de chauffage de l'ordre de 100 °C/µs. Une modélisation tridimensionnelle du champ de température par une source mobile circulaire au voisinage d'un grain permet de vérifier que la température locale mesurée par le thermocouple correspond bien à l'action d'un grain. Nous déterminons alors le flux local absorbé par la pièce sous le grain et le copeau.