Hostname: page-component-cd9895bd7-dk4vv Total loading time: 0 Render date: 2024-12-27T08:15:04.984Z Has data issue: false hasContentIssue false
  • English
  • Français

Analyse tribo-énergétique du délaminage des couches de revêtements des outils coupants lors d'un usinage à sec des alliages aéronautiques

Published online by Cambridge University Press:  13 November 2007

Mohammed Nouari ,
Hisham Abdel-Aal ,
Mohamed El Mansori  and
Armansyah Ginting
Mohammed Nouari
Affiliation:
Laboratoire Matériaux Endommagement Fiabilité Ingénierie des Procédés (LAMEFIP), ENSAM CER Bordeaux, Esplanade des Arts et Métiers, 33405 Talence, France
Hisham Abdel-Aal
Affiliation:
Department of General Engineering, 151 Ottensman Hall, University of Wisconsin-Platteville, 1 University Plaza, Platteville, WI 53818-3099, USA
Mohamed El Mansori
Affiliation:
Laboratoire de Mécanique et Procédés de Fabrication (LMPF), ENSAM CER Châlons-en-Champagne, Rue Saint Dominique BP 508, 51006 Châlons-en-Champagne, France
Armansyah Ginting
Affiliation:
Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, University of Sumatera Utara, Jalan Almamater, 20155 Medan, North Sumatera, Indonesia
Get access

Abstract

Le chargement thermomécanique imposé lors d'une opération de coupe engendre une usure importante des outils coupants, plus particulièrement lorsque l'usinage est réalisé sur des superalliages réfractaires à base de nickel et/ou de titane. Le transfert de la chaleur générée par le frottement intense à l'interface outil-copeau joue un rôle primordial dans la préservation de l'intégrité de l'outil. Ce transfert dépend essentiellement des propriétés thermiques et de leur évolution en fonction de la température et des autres paramètres mécaniques du matériau (déformation, vitesse de déformation, etc.). Dans cette étude, l'effet des propriétés thermiques sur l'usure produite pendant l'usinage des alliages réfractaires est analysé. L'utilisation d'une analyse par éléments-finis couplée à des observations microscopiques des modes d'endommagement ont permis de suivre l'évolution de la conductivité thermique dans la zone de l'outil affectée par l'usure. Les résultats obtenus montrent une réduction importante de la conductivité thermique pendant l'écoulement du copeau. Cette réduction limite localement et de façon très importante la capacité du matériau à dissiper la charge thermique appliquée. Plusieurs zones apparaissent alors aux niveaux des faces de coupe et de dépouille de l'outil où la conductivité atteint des niveaux très bas, (zones mortes thermiquement). Par conséquent, différents mécanismes d'usure apparaissent et affectent la résistance à la microfissuration du substrat de l'outil et au délaminage de son revêtement.

Keywords

Machiningwearcoating delaminationcutting temperaturethermal conductivityUsinage à secusuredélaminage du revêtementtempérature de coupepropriétés thermiques
Type
Research Article
Information
Mechanics & Industry , Volume 8 , Issue 4 , July 2007 , pp. 325 - 335
Copyright
© AFM, EDP Sciences, 2007

Access options

Get access to the full version of this content by using one of the access options below. (Log in options will check for institutional or personal access. Content may require purchase if you do not have access.)

References

Che Haron, C.H., Ginting, A., Goh, J.H., Wear of coated and uncoated carbides in turning tool steel, J. Materials Processing Technology 116 (2001) 49–54 CrossRef
Jawaid, A., Sharif, S., Koksal, S., Evaluation of wear mechanisms of coated carbide tools when face milling titanium alloy, J. Materials Processing Technology 99 (2000) 266–274 CrossRef
Fitzsimmons, M., Sarin, V.K., Comparison of WCl-CH-H and WF-CHH systems for growth of WC coatings, Surface and Coatings Technology 76–77 (1995) 250–255 CrossRef
Cho, S.-S., Komvopoulos, K., Wear mechanisms of multi-layer coated cemented carbide cutting tools, J. Tribology 119 (1997) 8–17 CrossRef
Schintlmeister, W., Wallgram, W., Kanz, J., Gigl, K., Cutting tool materials coated by chemical vapour deposition, Wear 100 (1989) 153–169 CrossRef
E.M. Trent, P.K. Wright, Metal Cutting (4th ed.), Butterworth-Heinemann, Boston, 2000
Prengel, H.G., Jindal, P.C., Wendt, K.H., Santhanam, A.T., Hegde, P.L., Penich, R.M., A new class of high performance PVD coatings for carbide cutting tools 139 (2001) 25–34
Ginting, A., Nouari, M., Experimental and numerical studies on the performance of alloyed carbide tool in dry milling of aerospace materials, J. Machine Tools and Manufacture 46 (2006) 758–768 CrossRef
Nouari, M., Ginting, A., Wear characteristics and performance of multi-layer CVD-coated alloyed carbide tool in dry end milling of titanium alloy, Surface and coating technology 200 (2006) 5663–5676 CrossRef
A. Ginting, Tool-path generation for tapered machining features, M. Eng Thesis, Toyohashi University of Technology (TUT), Japan, 1999
ISO 8688-2, Tool life testing in milling – Part 2, ed. Milling, 1989
Dearnley, P.A., Grearson, A.N., Evaluation of principal wear mechanism of cemented carbides and ceramics used for machining titanium alloys IMI318, Material Sciences and Technology 2 (1986) 47–58 CrossRef
Nouari, M., Molinari, A., Experimental verification of a diffusion tool wear model using a 42CrMo4 steel with an uncoated cemented tungsten carbide at various cutting speeds, Wear 259 (2005) 1151–1159 CrossRef
H.A. Abdel-Aal, On the bulk temperatures of dry rubbing metallic solid pairs Int. Comm. Heat and Mass Transfer 26 (1999) 587–596
Abdel-Aal, H.A., On the influence of tribo-induced superheating on protective layer formation in dry sliding of metallic pairs, Int. J. Th. Sci. 40 (2001) 571–580 CrossRef
Abdel-Aal, H.A., On the connection of thermal dilatation to protective layer formation in the fretting of metallic tribo-specimens, Wear 247 (2001) 76–87 CrossRef
Abdel-Aal, H.A., Correlating thermal dilatation to protective layer formation in fretting wear, Int. Commun. Heat and Mass Transfer 28 (2001) 97–106 CrossRef
Abdel-Aal, H.A., On the influence of thermal properties on wear resistance of rubbing metals at elevated temperatures, J. Tribology 122 (2000) 657–660 CrossRef
Abdel-Aal, H.A., The correlation between thermal property variation and high temperature wear transition of rubbing metals, Wear 237 (2000) 147–151 CrossRef
Abdel-Aal, H.A., On the role of intrinsic material response in failure of tribo systems, Wear 259 (2005) 1372–1381 CrossRef
Abdel-Aal, H.A., Error bounds of variable conductivity temperature estimates in frictionally heated contacts, Int. Comm. Heat and Mass Transfer 25 (1998) 99–108 CrossRef
H.O. Pierson, Handbook of refractory carbides and nitrides, William Andrew Publishing, 2002
Salazar, A., On thermal diffusivity, Eur. J. Phys. 24 (2003) 351–358 CrossRef