THÈSE En vue de l'obtention du

Vincent Wagner

Description

Niveau: Supérieur, Doctorat, Bac+8

• mémoire

THÈSE En vue de l'obtention du DOCTORAT DE L'UNIVERSITÉ DE TOULOUSE Délivré par : Institut National Polytechnique de Toulouse Discipline ou spécialité : Génie Mécanique, Mécanique des Matériaux Présentée et soutenue par : Vincent WAGNER Le 11 Mars 2011 Titre : Amélioration de la productivité en usinage d'un titane réfractaire : le Ti5553 JURY M. CAHUC Olivier Professeur des Universités, Université de Bordeaux 1 Président M. ARRAZOLA Pedro-José Professeur des Universités, Université de Mondragon Rapporteur M. POULACHON Gérard Professeur des Universités, ENSAM de Cluny Rapporteur M. BAILI Maher Maître de Conférences, ENI de Tarbes Examinateur M. DESSEIN Gilles Professeur des Universités, ENI de Tarbes Directeur de thèse M. LAGARRIGUE Pierre Professeur des Universités, Université Champollion d'Albi Examinateur M. LALLEMENT Daniel Ingénieur R&D, Messier-Dowty Bidos Examinateur M. PARVERY Laurent Responsable des Méthodes Centrales, Messier-Dowty Bidos Examinateur École doctorale : Mécanique, Énergétique, Génie civil et Procédés (MEGeP) Unité de recherche : Laboratoire Génie de Production de l'École Nationale d'Ingénieurs de Tarbes Directeur de thèse : M. DESSEIN Gilles

• modélisation des e?orts de coupe en fraisage


• titane réfractaire


• amélioration de la productivité en usinage


• laboratoire génie de production


• usinage des alliages de titane


• usure des outils de coupe

Sujets

• Mémoire
• Institut national polytechnique de Toulouse
• Lagarrigue
• Wagner
• Lallement

Informations

• Publié par: profil-feym-2012
• Publié le: 01 mars 2011
• Nombre de lectures: 88
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 3 Mo

Extrait

THÈSE
En vue de l’obtention du
DOCTORAT DE L’UNIVERSITÉ DE TOULOUSE
Délivré par : Institut National Polytechnique de Toulouse
Discipline ou spécialité : Génie Mécanique, Mécanique des Matériaux
Présentée et soutenue par : Vincent WAGNER
Le 11 Mars 2011
Titre : Amélioration de la productivité en usinage d'un titane réfractaire : le Ti5553
JURY
M. CAHUC Olivier Professeur des Universités, Université de Bordeaux 1 Président
M. ARRAZOLA Pedro-José Professeur des Universités, Université de Mondragon Rapporteur
M. POULACHON Gérard Professeur des Universités, ENSAM de Cluny Rapporteur
M. BAILI Maher Maître de Conférences, ENI de Tarbes Examinateur
M. DESSEIN Gilles Professeur des Universités, ENI de Tarbes Directeur de thèse
M. LAGARRIGUE Pierre Professeur des Universités, Université Champollion d'Albi Examinateur
M. LALLEMENT Daniel Ingénieur R&D, Messier-Dowty Bidos Examinateur
M. PARVERY Laurent Responsable des Méthodes Centrales, Messier-Dowty Bidos Examinateur
École doctorale : Mécanique, Énergétique, Génie civil et Procédés (MEGeP)
Unité de recherche : Laboratoire Génie de Production de l'École Nationale d'Ingénieurs de Tarbes
Directeur de thèse : M. DESSEIN Gilles2A mes parents,
A Laurent et Laurie
Et surtout à Laurence
Etre conscient de la difficulté permet de l’éviter.
Lao-Tseu4
Remerciements
Les travaux de recherche présentés dans ce mémoire ont été effectués au sein du Labora-
toire Génie de Production de l’École Nationale d’Ingénieurs de Tarbes et dans l’entreprise
Messier-Dowty Bidos. À l’issue de ce travail, je souhaite remercier toutes les personnes
qui, de près ou de loin, m’ont aidé dans la réalisation de cette thèse.
Je tiens en tout premier à remercier M. CAHUC Olivier, Professeur à l’Université de
Bordeaux 1, de l’honneur qu’il me fait en présidant ce jury de thèse.
J’exprime toute ma gratitude à M. Pedro-José ARRAZOLA, Professeur à l’Université
de Mondragon et M. Gérard POULACHON, Professeur aux Arts et Métiers Paritech de
Cluny, d’avoir accepté d’examiner cette thèse et de l’intérêt porté à mes travaux.
Je tiens à remercier M. Gilles DESSEIN, Professeur à l’ENI de Tarbes, d’avoir été mon
directeur de thèse et M. Maher BAILI, Maître de conférence à l’ENI de Tarbes mon
encadrant qui par leurs compétences, leurs disponibilités, leurs conseils et leur patience
m’ont aidé à mener à bien ce travail. Qu’ils trouvent ici l’expression de mon amitié la plus
sincère.
J’associe à mes remerciements l’entreprise Messier-Dowty de m’avoir permis de réali-
ser cette thèse et plus particuliérement M. Daniel LALLEMENT, Ingénieur Méthodes
Centrales de l’entreprise Messier-Dowty Bidos, et M. Laurent Parvery, Responsable des
Méthodes Centrales de l’entreprise Messier-Dowty Bidos, pour leur intéressement, pour
m’avoir fait confiance et accorder de leur temps afin de mener à bien cette thèse.
Je ne saurais oublier bien sûr, l’ensemble de mes collègues doctorants et enseignants-
chercheur de l’ENIT et de l’entreprise Messier-Dowty qui m’ont soutenu durant ce travail
et plus particulièrement, Mickaël, Christian, Malik, Andrei, Sébastien, Pierrot, Charles,
Jacky, Daniel, Jean-Yves ...
Comment pourrais-je ne pas remercier mes parents Sylvie et Paul ainsi que mon frère
Laurent et ma soeur Laurie pour leur confiance, leur infini soutien sans quoi rien n’aurait
été possible. Je tiens à leur faire part de toute l’estime et la reconnaissance que j’ai pour
eux et je leur dis « Merci » pour tout ce que vous avez fait pour moi.
Enfin, je remercie du plus profond de mon coeur, ma chère et tendre Laurence, qui a
toujours sû m’épauler, trouver les mots justes et me rassurer de manière exemplaire tout
au long de ces travaux.Table des matières
Introduction 21
1 Etat de l’art 25
1.1 Introduction .................................. 26
1.2 Les efforts de coupe en tournage........................ 26
1.2.1 L’échelle d’étude ............................ 27
1.2.2 Les méthodes de modélisation ..................... 29
1.2.3 Les modélisations d’efforts de coupe ................. 31
1.2.4 Apports à la modélisation ....................... 36
1.2.5 Conclusion................................ 43
1.3 Les efforts de coupe en fraisage ........................ 43
1.3.1 Bilan des points de vue, des méthodes et des domaines de modéli-
sation pour le fraisage ......................... 43
1.3.2 Classification et présentation des outils de fraisage.......... 45
1.3.3 Modélisation des efforts de coupe en fraisage ............. 47
1.3.4 Conclusion................................ 52
1.4 L’usinage des alliages de titane ........................ 53
1.4.1 Du point de vue industriel ....................... 53
1.4.2 Du point de vue universitaire ..................... 58
1.4.3 Conclusion 60
1.5 Usure des outils de coupe ........................... 61
1.5.1 Etat de l’art industriel ......................... 626 TABLE DES MATIÈRES
1.5.2 Etat de l’art universitaire ....................... 63
1.5.3 Conclusion................................ 65
2 Identification du comportement du matériau usiné 67
2.1 Caractérisation du matériau .......................... 69
2.1.1 Présentation de l’alliage ........................ 69
2.1.2 Intérêts des alliages de titane dans l’aéronautique .......... 71
2.1.3 Caractéristiques physiques ....................... 72
2.1.4 Influence des propriétés thermiques sur la thermique de la coupe . . 73
2.1.5 Caractéristiques mécaniques ...................... 74
2.2 Loi de comportement ............................. 76
2.2.1 Validité des lois de comportement en fonction des matériaux .... 7
2.2.2 Méthodes d’identification........................ 79
2.2.3 Conclusion sur la loi de comportement ................ 86
2.2.4 Analyse des méthodes d’identification................. 88
2.3 Efforts de coupe en tournage.......................... 89
2.3.1 Essais .................................. 89
2.3.2 Modification de la modélisation .................... 96
2.3.3 Modélisation des efforts pour les outils sans préparation d’arête . . 101
2.3.4 Mo pour les outils avec une préparation d’arête chanfreinée104
2.3.5 Modélisation pour les outils avec une d’arête rayonnée . 107
2.3.6 Conclusion sur la modélisation en tournage..............109
2.3.7 Etude de la morphologie des copeaux .................10
2.4 Transposition au fraisage ............................11
2.4.1 Présentation du contexte Messier-Dowty ...............12
2.4.2 Définition géométrique des outils . ..................115
2.4.3 Adaptation de la coupe orthogonale à la coupe oblique .......19
2.4.4 Campagne d’essais ...........................123
2.4.5 Application au Ti5553 .........................126TABLE DES MATIÈRES 7
2.4.6 Compréhension des phénomènes sur la fraise torique.........129
2.4.7 Définition d’un outil optimal en terme d’effort de coupe pour le
fraisage à sec ..............................132
2.5 Conclusion sur les efforts de coupe ......................133
3 Usure des outils 135
3.1 Usureentournage ...............................136
3.1.1 Introduction136
3.1.2 Choix des conditions de coupe et des outils..............136
3.1.3 Identification des modes de dégradation................137
3.1.4 Influence des conditions de coupe sur l’usure .............143
3.1.5 Conclusion................................146
3.2 Cas du fraisage .................................146
3.2.1 Dispositif expérimental .........................146
3.2.2 Observation des modes de dégradation ................148
3.2.3 Influence des modes de sur le processus de coupe . . . 150
3.2.4 Influence de l’engagement radial sur les modes de dégradation . . . 153
3.2.5 Conclusion................................160
4 Valorisation industrielle 161
4.1 Possibilités d’application dans notre contexte industriel ...........162
4.1.1 Processus d’élaboration d’un programme ...............162
4.1.2 Utilisation directe............................163
4.1.3 indirecte ..........................165
4.2 Usinageàchaud.................................168
4.2.1 Dispositif expérimental .........................169
4.2.2 Essais ..................................171
4.2.3 Analyse des résultats .171
4.2.4 Conclusion................................1758 TABLE DES MATIÈRES
4.3 Vers une proposition de mise en oeuvre de techniques de surveillance d’usinage175
4.3.1 Introduction à la surveillance d’usinage ................176
4.3.2 Analyse des essais en vue d’une application..............179
4.3.3 Fraisage ...........................