Étude expérimentale des effets de l'outil de coupe, des conditions d'usinage et de lubrification sur la qualité de surface et le comportement en traction des pièces en alliages d'alluminium

Boulahmi, Souhaila (2015). Étude expérimentale des effets de l'outil de coupe, des conditions d'usinage et de lubrification sur la qualité de surface et le comportement en traction des pièces en alliages d'alluminium. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Dans l'industrie aéronautique et aérospatiale, une attention particulière a été donnée à la performance en service et la fiabilité des pièces. Cette performance est liée aux procédés de mise en forme qui ont été utilisés et surtout à l’intégrité de surface des pièces produites.

Le but de ce travail est d’étudier et optimiser les paramètres d'usinage afin de garantir une meilleure qualité de surface des pièces. Des éprouvettes en alliages d’aluminium (AA2024-T4, AA6061-T6 et AA7075-T651) ont été usinées en tournage sous différentes conditions de coupe (vitesse d’avance et rayon du bec de l’outil) et sous modes de lubrification variés (sec, semi-sec et lubrifié) dans le but de déterminer les effets des conditions d’usinage sur la qualité des pièces et leur comportement en traction.

Suite à une étude statistique basée sur la méthodologie des plans d’expériences, il a été constaté que la vitesse d’avance et le rayon du bec de l’outil sont les facteurs les plus significatifs influant sur la rugosité de surface, les contraintes résiduelles et le comportement en traction pour les trois matériaux étudiés. L’usinage à quantité minimale de lubrification s’est distingué par les meilleurs résultats pour toutes les réponses investiguées. Il a été observé que la rugosité de surface augmente avec la diminution du rayon du bec de l’outil et l’augmentation de la vitesse d’avance. Des contraintes résiduelles à tendance compressive ont été observées pour les plus faibles vitesses d’avance et les rayons du bec de l’outil les plus petits. Le comportement en traction s’est révélé plus dépendant du matériau que des conditions d’usinage.

Des modèles empiriques de prédiction pour la rugosité de surface, les contraintes résiduelles, les limites élastiques, les contraintes ultimes et les résistances à la rupture ont été suggérés. Une optimisation des paramètres de coupe et des modes de lubrification a été proposée afin de garantir une meilleure qualité de surface et, par la suite, une meilleure performance en service des pièces.

Titre traduit

Experimental study of cutting tool, cutting conditions and lubrication effects on surface quality and tensile behavior of parts of aluminum alloys

Résumé traduit

In the aircraft and aerospace industry, a particular attention has been given to the performance in service and reliability of parts. This performance is linked to the used shaping processes, and especially to the surface integrity of the produced parts.

The aim of this work is to study and optimize the machining parameters to ensure a better surface quality of the parts. Specimens made from aluminium alloys (AA2024-T4, AA6061-T6 and AA7075-T651) were machined in turning Under different cutting conditions (feed rate and nose radius of the tool) and under various lubrication modes (dry, semi-dry and flood lubrication) to determine the effects of the cutting conditions on parts quality and their tensile behavior.

Following a statistical study based on the design of experiments methodology, it was found that the feed rate and the nose radius of the tool are the most significant factors affecting the surface roughness, the residual stresses and the tensile behavior for the three materials studied. Machining with the minimum quantity of lubrication stood out with the best results for all investigated responses. It was observed that the surface roughness increases with the decrease of the nose radius of the tool and the increase of the feed rate. Residual stresses with compressive tendency were observed for the lowest feed rates and for the smallest nose radiuses of the tool. The tensile behavior was found to be more dependent on the workpiece material than on the machining conditions.

Predictive empirical models for the surface roughness, the residual stresses, the yield strengths, the ultimate tensile strengths and the breaking strengths have been suggested. An optimization of the cutting parameters and the lubrication modes has been proposed to ensure a better surface quality and, subsequently, a better performance in service of the parts.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise en génie aérospatial". Bibliographie : pages 187-189.
Mots-clés libres:	Aluminium Alliages Usinage. Surfaces (Technologie) Analyse. Essais dynamiques. Tournage. Lubrification. Contraintes résiduelles. Aéronautique Appareils et matériel. Rugosité de surface, traction.
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Songmene, Victor
Codirecteur:	Codirecteur Jahazi, Mohammad Kouam, Jules
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie
Date de dépôt:	27 juill. 2015 16:07
Dernière modification:	13 avr. 2016 20:41
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/1478

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