Analyse tribo-énergétique du délaminage des couches de revêtements des outils coupants lors d'un usinage à sec des alliages aéronautiques

Abstract

Le chargement thermomécanique imposé lors d'une opération de coupe engendre une usure importante des outils coupants, plus particulièrement lorsque l'usinage est réalisé sur des superalliages réfractaires à base de nickel et/ou de titane. Le transfert de la chaleur générée par le frottement intense à l'interface outil-copeau joue un rôle primordial dans la préservation de l'intégrité de l'outil. Ce transfert dépend essentiellement des propriétés thermiques et de leur évolution en fonction de la température et des autres paramètres mécaniques du matériau (déformation, vitesse de déformation, etc.). Dans cette étude, l'effet des propriétés thermiques sur l'usure produite pendant l'usinage des alliages réfractaires est analysé. L'utilisation d'une analyse par éléments-finis couplée à des observations microscopiques des modes d'endommagement ont permis de suivre l'évolution de la conductivité thermique dans la zone de l'outil affectée par l'usure. Les résultats obtenus montrent une réduction importante de la conductivité thermique pendant l'écoulement du copeau. Cette réduction limite localement et de façon très importante la capacité du matériau à dissiper la charge thermique appliquée. Plusieurs zones apparaissent alors aux niveaux des faces de coupe et de dépouille de l'outil où la conductivité atteint des niveaux très bas, (zones mortes thermiquement). Par conséquent, différents mécanismes d'usure apparaissent et affectent la résistance à la microfissuration du substrat de l'outil et au délaminage de son revêtement.