Contribution à l'amélioration de la durée de vie d'outils carbure pour l'usinage du MDF (Medium Density Fiberboard) par application de dépôts ternaires (CrAlN, CrVN) et modification de l'arête de coupe

Contribution to improving the life service of carbide tools for machining of mdf (madium density fiberboard) by application of ternary coatings (craln, crvn) and modification of the cutting edge

• Auteur / Autrice : Yacine Benlatreche
• Direction : Rémy Marchal, Corinne Nouveau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique et matériaux
• Date : Soutenance en 2011
• Etablissement(s) : Paris, ENSAM
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences des métiers de l'ingénieur (Paris)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Machines à couper

Fluorure de polyvinylidène

Usinage

Résumé

Dans ce travail, de nouveaux traitements de protection, à base de couches minces dures, de type nitrures des métaux de transition, ont été développés en vue d'améliorer la tenue de service d'outils destinés à l'usinage de MDF (Medium Density Fiberboard). En raison des sollicitations sévères auxquelles l'arête est soumise, ces revêtements doivent avoir de bonnes propriétés physicochimiques, mécaniques et tribologiques. Compte tenu des travaux précédents où des résultats prometteurs avaient été obtenus en utilisant des films de CrN, nous avons voulu améliorer les principales caractéristiques de ce système binaire en lui ajoutant des éléments métalliques tels que l'Al et le V. De ce fait, des couches de CrAlN et CrVN ont été réalisées par pulvérisation dual magnétron RF. Nous nous sommes intéressés en particulier à l'effet du pourcentage d'Al et de V respectivement sur les propriétés de CrAlN et CrVN. Dans un deuxième temps, les revêtements optimaux ont été par la suite, réalisés sur des plaquettes en carbure de tungstène utilisées en usinage de trois types de MDF (Standard, Hydrofuge et Ignifugé) et en tenant compte de l'épaisseur et du profil de densité de chaque panneau. Une procédure de pré-rodage des plaquettes carbure a été mise au point et les revêtements ont été effectués à la fois sur des plaquettes pré-rodées ou non. Les résultats indiquent que l'utilisation des films minces pouvait apporter des améliorations significatives en termes de résistance à l'usure et qu'une préparation préalable par pré-rodage était fortement conseillée pour permettre une meilleure adhérence de la couche.

In this work, we have been developed new protective treatments based on hard thin films like transition metal nitrides, to improve the service life of cutting tools when machining MDF panels (Medium Density Fiberboard). As the edge is submitted to severe loads, these coatings must present good physicochemical, mechanical and tribological properties. In previous works, as promising results were obtained using CrN films, we tried to improve the properties of this binary system by adding a second metallic element such as Al and V. Thus, layers of CrAlN and CrVN were synthesized by RF dual magnetron sputtering. We were especially interested in the effect of the Al and V content on the CrAlN and CrVN properties, respectively. The optimized coatings were then applied on tungsten carbide inserts to be tested in milling of three different types of MDF panels (Standard, Waterproof and Fireproof), taking into account the panel density profile and its thickness effects. A procedure of " pre-running " has been proposed on tungsten carbide inserts and PVD coatings have been done on modified or unmodified inserts. The results have shown that using of thin films can provide significant improvements in terms of wear resistance and that pre-running before deposition is strongly recommended for better adhesion of the layer.