Effet des additifs de graphène et de cire sur la qualité du perçage de matériaux composites de type GFRP

Résumé

Les polymères renforcés de fibres (Fiber Reinforced Plastics, FRP) sont de plus en plus utilisés dans l'industrie en raison de leurs propriétés mécaniques spécifiques qui permettent de concevoir des structures légères par rapport aux matériaux traditionnels comme les métaux. Bien que de nombreux procédés de fabrication soient disponibles pour ces matériaux, des opérations d’usinage restent nécessaires pour obtenir les pièces finales. Cependant, l’usinage des composites présente des défis particuliers. Ce mémoire explore la possibilité d’améliorer le processus de perçage en ajoutant des additifs dans la matrice époxy des composites. Dans cette étude, des composites renforcés de fibre de verre (GFRP) ont été fabriqués en intégrant deux types d’additifs : la cire et le graphène. Neuf plaques différentes ont été usinées avec un outil revêtu de diamant CVD cristallin véritable. Le choix du graphène et de la cire repose sur leurs propriétés intrinsèques et leur pertinence pour les besoins industriels. Le graphène, avec ses propriétés thermiques et lubrifiantes remarquables, offre une réduction potentielle des efforts et des températures de coupe, tandis que la cire, économique et facile à incorporer, agit comme un lubrifiant efficace pour limiter l'usure des outils. Le perçage, en tant qu’opération d’usinage largement utilisée dans des secteurs tels que l’aéronautique et l’automobile, représente un défi clé où les gains en qualité et en durabilité des outils peuvent avoir un impact significatif. Cette approche novatrice vise à combler les lacunes de la littérature sur l’usinabilité des composites modifiés. Pour évaluer l’usinabilité, les efforts de coupe ont été mesurés à l’aide d’une table dynamométrique, et les températures de coupe ont été enregistrées à l’aide d’une caméra thermique. La qualité de surface des trous a été analysée à partir des mesures de rugosité. Les résultats montrent que certaines combinaisons d’additifs, notamment 2 % de cire sans ajout de graphène, ont permis une amélioration modérée de l’usinabilité. L’ajout de 0,25 % de graphène et de 1 % de cire a également permis de réduire légèrement les températures, les efforts de coupe et la rugosité. Bien que les améliorations observées soient limitées, elles suggèrent que l’ajout d’additifs dans les FRP peut être une stratégie prometteuse pour optimiser l’usinabilité et réduire les coûts de fabrication, notamment en minimisant les dommages et en augmentant la durée de vie des outils.

Date	17 janv. 2025
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Jean-François Chatelain (Directeur(-trice)) & Mohamed Slamani (Codirecteur(-trice))