Effect of tool edge preparation and hardness of workpiece on machinability of AISI 1045 steel

Résumé

L'usinage intermittent à l'aide d'outils en céramique comme le fraisage dur est une tâche difficile en raison du choc mécanique important que subissent les plaquettes pendant l'usinage et de la fragilité des plaquettes en céramique. L'objectif principal de cette thèse est d'étudier les effets de la dureté du matériau de la pièce, de la préparation des arêtes des outils de coupe (arrondie, chanfreinée), de la nuance des plaquettes (céramique à base de nitrure de silicium (SiAlON), céramique Whisker avec une matrice de AI2O3 + SiCW) sur l'usinabilité de l'acier AISI 1045 trempé. Les pièces en acier AISI 1045 ont été traitées pour avoir les duretés 17 HRC, 38 HRC et 48 HRC avant les essais d'usinage. En plus des conditions d'usinage mentionnées ci-dessus, les effets des paramètres d'usinage (avance et vitesse), du type de fraisage (conventionnel et en montée) ont également été étudiés. Les indicateurs de performance d'usinage testés comprennent la force de coupe résultante, la puissance de coupe, la rugosité de surface des pièces et l'usure des outils. L'analyse a été réalisée à l'aide d'un plan orthogonal de Taguchi L32 (21 44) et évaluée à l'aide d'outils statistiques tels que l'analyse de la variance (ANOVA), les effets principaux et les interactions. Les résultats de la réduction des forces de coupe résultantes ont été obtenus avec des plaquettes de bord affûtées de qualité céramique SiAlON. De plus, une diminution des efforts de coupe résultants a été associée à l'utilisation de faibles vitesses d'avance pendant l'usinage des matériaux les plus durs. La vitesse d'avance, la vitesse de coupe et la dureté de la pièce ont également été identifiées comme les principaux facteurs influençant la puissance de coupe. Une usure accrue en dépouille des plaquettes a été observée à une faible vitesse de coupe et à des vitesses d'avance élevées, tandis que le micro-écaillage de l'outil résultait principalement de la charge cyclique. Les effets de la vitesse de coupe, de l'avance et de la dureté de la matière de la pièce sur la concentration du nombre de particules (particules fines et ultrafines) pendant le fraisage ont également été étudiés expérimentalement. Un plan expérimental fractionné à trois niveaux (L27) a été utilisé. Les résultats montrent que la dureté de la pièce était le principal facteur affectant la génération de particules métalliques fines et ultrafines pour les deux outils de coupe utilisés. D'autres effets significatifs tels que l'interaction entre les paramètres de fraisage ont été également étudiés. Dans l'ensemble, il est démontré que l'utilisation d'un outil de coupe avec une arête arrondie réduit l'émission de particules métalliques. Cette thèse peut aider à déterminer les conditions dans lesquelles l'acier AISI 1045 doit être usiné afin d'améliorer les performances de l'outil et la qualité de surface de la pièce usinée tout en minimisant l'émission de particules métalliques fines et ultrafines.

Date	11 mai 2020
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Victor Songmene (Directeur(-trice))