Tool wear Characterization, Morphology and the effects of the initial cutting Conditions when Machining TI-MMCS

Les composites à matrices métalliques de titane (Ti-MMCs) sont des nouvelles générations de matériaux et sont utilisés dans les domaines industriels de l’aérospatiale et de l’automobile. Les particules de renfort TiC sont très dures et abrasives et améliorent les propriétés mécaniques et physiques du titane. Toutefois, cela entraîne plusieurs problèmes tels que l’usure sévère des outils ainsi que leur vie utile très brève lors de l'usinage de ces matériaux. La littérature indique très peu d’études concernant usinabilité des Ti-MMC, en particulier pour l’estimation de la durée de vie utile et de l'amélioration de la rugosité de surface. Une partie de cette thèse décrit la caractérisation de l'usure d'outil dans le fraisage à grande vitesse des Ti-MMC. Les enquêtes statistiques sur les tests de fraisage utilisant des plaquettes de carbure X500 et PCD ont conclu que la vitesse de coupe et la profondeur de coupe sont les principaux paramètres de coupe affectant le taux d'usure de l'outil, tandis que la rugosité de surface n'était pas affectée par les paramètres de coupe utilisés lors de l'utilisation de plaquettes PCD et n'était pas sensible à la variation de l'avance lors de l'utilisation de la plaquette carbure X500. Les mécanismes d'usure des outils et l'évaluation de la qualité de surface lors du tournage de Ti-MMC avec des carbures et des outils CBN ont été enquêtés. Les principaux modes d'usure observés sur le “flanc” des outils testés sont l'adhésion, l'abrasion et l'oxydation. Selon les résultats expérimentaux, la rugosité de surface et le taux d'usure de “flanc” lors de l'utilisation d'outils en carbure et CBN peuvent être contrôlés par les paramètres de coupe utilisés, en principe la vitesse de coupe. La vitesse de coupe et l'avance sont les paramètres de coupe déterminants pour le taux d'usure de “flanc” lors du tournage des Ti-MMC avec l'outils en carbure. Plusieurs études ont rapporté que les mécanismes d'usure initiaux jouent un rôle clé dans la durée de vie de l'outil et la rugosité de surface lors de l'usinage des Ti-MMC. Donc, le contrôle du comportement d'usure initiale peut permettre d'améliorer la durée de vie de l'outil ainsi que la rugosité de surface. Afin d'éclairer des effets de conditions de coupe initiaux, une solution innovante a été proposée pour l'usinage interrompu avec deux vitesses de coupe différentes. Les méthodes TOPSIS et Taguchi ont été utilisées pour classer et optimizer des taux d'usure de l'outil et la rugosité de surface Le premier niveau de vitesse de coupe a été utilisé pour 1 seconde et le deuxième niveau a été utilisé pour le reste du processus. Les résultats expérimentaux indiquent que la vitesse initiale et l'avance peuvent affecter notablement la durée de vie de l'outil. En outre, l'utilisation de la stratégie proposée avec différents niveaux de vitesse de coupe pendant le processus d'usinage permet d’améliorer la durée de vie de l'outil et la rugosité de surface en même temps, comparé à l'usinage conventionnel avec une vitesse de coupe constante pendant le processus. La stratégie de coupe avec deux vitesses différentes, les vitesses de coupe initiale et secondaire, a amélioré le taux d'usure de 51.3 % et la rugosité de surface de 58.9 % comparé à ceux de l'usinage conventionnel avec une vitesse de coupe constante. Les résultats de ce travail s'alignent avec des études précédentes sur la formation d'une couche protectrice aux tout premiers instants de l'usinage.