Influence du graphène sur la température de détourage de composite carbone-époxy

Résumé

Les polymères renforcés de fibres de carbone (CFRP) connaissent ces dernières décennies un développement et une utilisation toujours plus importante au sein d’industriels travaillant dans les domaines des hautes performances. Ces utilisations toujours plus massives sont dues à leurs propriétés mécaniques intéressantes avec un poids relativement faible en comparaison avec les métaux et aux alliages traditionnellement utilisés. De plus, une large gamme de procédés de fabrication existe et permet de fabriquer des géométries précises et sur mesure. Néanmoins, une reprise des pièces en usinage est souvent nécessaire afin d’ajuster les pièces aux tolérances géométriques et ainsi respecter la conception de celles-ci. Cependant, l’usinage des matériaux composites récents rencontre des difficultés inédites telles que les défauts mécaniques engendrés (délamination, fissuration, etc) et/ou les dommages thermiques causés (brûlure de matrice, affectation de l’outil de coupe). La mise en oeuvre des CFRP incorporant du graphène a été possible avec le développement d’une méthode de fabrication innovante garantissant un taux de fibres en volume le plus constant possible ainsi qu’une répartition homogène du graphène. Cela nous a permis de mettre en évidence les effets du graphène. Lors de l’usinage, une caméra thermique a été utilisée pour conforter les résultats de température enregistrée avec des thermocouples équipant l’outil de coupe. L’étude s’est portée sur l’influence du graphène sur l’usinage. Pour ce faire deux matériaux ont été confrontés à l’usinage avec des paramètres de coupe considérés comme optimaux. Un seul outil de coupe en diamant polycristallin (PCD) a été utilisé. Dans un premier temps, le nanocomposite (graphène plus époxy) a permis de mettre en avant l’influence du graphène (augmentation de la température en présence de graphène) sur la coupe sans influencer l’usure de l’outil. Dans un second temps, le graphène a été incorporé dans des CFRP avec trois concentrations différentes (0 / 0,25 / 3 %wt) et a permis de mettre en évidence une augmentation de la température de coupe en présence de graphène. En revanche entre la plaque 0 et 3 %wt, une baisse significative de la température dans la zone de coupe (jusqu’à 32°C en moyenne) ainsi qu’une diminution importante de la force d’avance (66 newtons en moyenne) a été mis en évidence.

Date	3 déc. 2020
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Jean-François Chatelain (Directeur(-trice)) & Claudiane Ouellet-Plamondon (Codirecteur(-trice))