Échauffement généré dans les plaques d'aluminium 2024 lors de l'usinage mécanique de la surface : application à l'usinage des poches sur revêtement du fuselage

Résumé

Pour la fabrication des pièces constituant la structure du fuselage et son revêtement, l’industrie aéronautique utilise énormément les alliages d’aluminium et le procédé d’usinage par fraisage. Cependant, la multiplicité des paramètres du procédé et des grandeurs physiques fondamentales, intervenant lors de la coupe, rendent ce procédé de fabrication complexe à mettre au point, particulièrement si on le compare au procédé concurrent utilisant la voie chimique. Suite à la revue de la littérature, le rôle central des effets thermiques sur la performance d’usinage a clairement été dégagé. Ainsi, en agissant sur la température de coupe, il est possible d’optimiser la robustesse du procédé de fraisage. Afin d’atteindre notre objectif, qui est ciblé sur l’étude de l’influence des stratégies de coupe sur la température dans les plaques d’aluminium 2024, un dispositif de mesure par instrumentation via thermocouples a été mis au point. À l’aide de ce système et à la multitude des thermocouples utilisés, de nombreuses températures locales en sous-couche ont été mesurées durant les passes de fraisage. Les mesures réalisées sous la surface usinée ont clairement prouvé la variance de la température sous différentes conditions de coupe. La tendance, ainsi observée, est un échauffement dans la matière avec la diminution de l’avance par dent de l’outil. Ce dernier facteur a définitivement une grande contribution sur la variation de la température interne, bien plus que la vitesse de coupe. La condition optimum identifiée pour limiter l’échauffement en sous-couche est une haute vitesse de coupe, une avance par dent supérieure ou égale à 0.005’’ et une faible profondeur de coupe axiale, tout en essayant d’éviter les interpolations linéaires lors des changements de trajectoire de l’outil. De plus, en comparant les températures mesurées pour un engagement radial total de l’outil, par rapport à un engagement de 60% du diamètre de ce dernier, on constate une diminution d’environ 10% de la température interne. Enfin, un autre point d’importance est l’hétérogénéité de la température dans la direction transversale à l’avance de l’outil. Ainsi, de même que l’épaisseur du copeau varie lors du mouvement circulaire de coupe, les températures les plus élevées sont concentrées sur et à droite de la ligne médiane d’avance. Cette dernière observation permet ainsi de faire un lien avec l’hétérogénéité des contraintes résiduelles superficielles dans cette même direction rapportée dans de récentes recherches.

Date	24 sept. 2015
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Jean-François Chatelain (Directeur(-trice)) & Marek Balazinski (Codirecteur(-trice))