Initial Tool Wear Mechanisms in Turning of Titanium Metal Matrix Composites

Cette étude porte sur les mécanismes d'usure initiale de l'outil en tournage mécanique des composites à matrice métallique de titane (Ti-MMCs). Comparés à d'autres matériaux, les MMCs présentent de nombreux avantages, par exemple : une grande rigidité, une haute résistance à la corrosion et une très bonne résistance à l'usure même aux hautes températures. Toutefois, ces propriétés avantageuses peuvent être à l'origine de certains problèmes lors de l'usinage, comme une usure sévère des outils de coupe ainsi qu'une durée de vie très limitée. L'usure initiale de l'outil et son effet sur la durée de vie n'ont pas été étudiés en détail et la plupart des études se sont focalisées sur la période d'usure à taux d'usure constant. Dans cette recherche des outils en carbure de tungstène (WC/Co) avec un liant cobalt, revêtu de TiN/TiAlN ont été utilisés pour tous les tests expérimentaux. L'usure des outils pendant les premières secondes de l'usinage et ses influences sur la durée de vie de l'outil ont été analysées et discutées. Les forces de coupe ont été mesurées à l'aide d'un dynamomètre. Après l'usinage, les mécanismes d'usure initiale des outils ont été étudiés par la microscopie électronique à balayage (MEB) et l'analyse dispersive en énergie (EDS). Afin de déterminer la variabilité de la composition chimique de surface d'un outil brut et d'une pièce à usiner, une spectrométrie de photoélectrons induits par rayons X (SPX) a été utilisée. La méthode de sonde ionique focalisée (FIB) a été choisie pour découper et déterminer les éléments ou sous-couches qui se développent lors de l'usinage. Les diagrammes d'usure obtenus par les essais expérimentaux montrent que la première période de transition de l'usure de l'outil se produit dans la première seconde d'usinage. La comparaison de temps de transition de ces diagrammes aux diagrammes de force a dévoilé une bonne corrélation. L'analyse des mécanismes d'usure a révélé que l'usure commence par une phase préliminaire dite "abrasive" suivie par une phase dominante dite "adhésion".