Mémoires de Fin d’Etudes
Etablissement
Université de Annaba - Badji Mokhtar
Affiliation
Département de Mécanique
Auteur
LAOUAR, Lakhdar
Directeur de thèse
Labaiz M. (Professeur)
Filière
Mécanique
Diplôme
Doctorat
Titre
Traitement mecanique de surface par brunissage des aciers XC48 et XC18-optimisation et caracterisation
Mots clés
Dans ce travail ;qu’elle engendre comme effets ; été orientée .
Résumé
Cette étude nous a permis de répondre à certaines de nos préoccupations relatives aux procédés de parachèvement par déformation plastique superficielle qui sont restés écartés dans nos entreprises industrielles malgré les résultats intéressants qu’ils permettent d’offrir. Dans ce travail, nos efforts ont été concentré sur plusieurs essais et tests sur échantillons en acier afin d’éclaircir certaines questions se rapportant au phénomène de la déformation plastique superficielle, et ce qu’elle engendre comme effets sur le comportement des pièces en service dans les structures mécaniques. Notre étude a été orientée sur le mode de traitement par brunissage au diamant. Ce dernier met en oeuvre une déformation plastique des couches superficielles. Il en résulte de cette plastification que les crêtes des aspérités soient aplaties en remplissant les creux des sillons, ce qui est montré dans les bibliographies et confirmé lors des essais menés dans cette étude. Le nivellement des aspérités d’usinage réalisé par le passage de l’outil améliore l’état micro géométrique des couches superficielles et assure un poli de surface avec une amélioration de la rugosité comparable à celle fournie par le procédé de finition en usinage classique (rectification). Le procédé de brunissage provoque l’écrouissage des couches superficielles qui les consolide en augmentant de manière appréciable leur dureté. Le brunissage est par conséquent un procédé de parachèvement des pièces, il permet de répondre à certaines exigences techniques imposées lors de la fabrication et la conception des structures mécaniques. Néanmoins, l’influence de la déformation plastique dépend des propriétés du matériau, de la valeur de la contrainte appliquée et de plusieurs paramètres mis en jeu. Les expériences menées dans cette étude ont montré que les matériaux considérés répondent convenablement à la déformation plastique mise en jeu par la modification des propriétés géométriques et mécaniques de leurs couches superficielles. Les effets desquels dépendent l’aspect de surface et la dureté de la couche superficielle sont intimement liés au régime de travail. Notre souci et préoccupation, ont été alors concentrés au développement des méthodes scientifiques permettant l’emploi rationnel du traitement par brunissage au diamant en mettant en jeu plusieurs facteurs. La réalisation des essais basée sur les plans d’expériences de BOX-BEHNKEN, nous a permis d’observer l’influence des paramètres considérés (Py, f, r, i) sur le comportement des matériaux vis-à-vis des réponses (Ra, Hv). Cette méthode répond convenablement à ce type d’expérience pour les facteurs considérés, a permis avec un minimum d’essais d’avoir des renseignements sur certains comportements (aspect de la surface écrouie, répétitivité de l’aspect de surface sur certains paliers,…) et même de voir l’interaction des paramètres d’entrée entre eux. Le modèle mathématique établi, permet non seulement de mettre en relief les effets des paramètres de traitement mais aussi de tenir compte des conditions réelles de travail (état de la machine, du 136 système MODOP ainsi que de certains facteurs imprévisibles). La méthode entreprise selon ces plans d’expériences de modélisation permet la maîtrise de l’opération de traitement (opération importante de finition). D’autre part, l’optimisation des paramètres du régime de traitement à partir du modèle mathématique établi a pour conséquence, une diminution du temps de travail ce qui améliore la productivité et diminue les coûts de fabrication. - Le procédé de brunissage a donné des résultats intéressants (une diminution de rugosité de 79 à 83%, et une augmentation de la dureté de 17 à 60%). Toutefois, la réussite du traitement par brunissage dépend de l’état initial de la surface. En effet, l’obtention d’une meilleure rugosité après déformation est liée à l’opération antérieure (préparation à l’outil coupant), ce qui a demandé beaucoup de soins lors de la préparation en tournage (usage d’un régime bien étudié). Les résultats du traitement ont été ensuite vérifiés par des tests sur des pièces simulant des comportements en service dans les structures mécaniques, tels que : les tests d’usure et les essais de fatigue sous sollicitations cycliques. Les tests d’usure ont nécessité la conception d’un tribomètre dont l’étude et la réalisation ont connu une investigation dans le domaine de la tribologie. Les tests d’usure menés sur des échantillons traités et non traités ont permis de constater que le traitement offre des résultats très bénéfiques sur la tenue des pièces en frottement. En effet, nous avons remarqué que l’échantillon traité par brunissage au diamant se comporte mieux à l’usure en phase de rodage, puis avec un gain de 20% par rapport à l’échantillon n’ayant pas subi le traitement. Les essais de fatigue sous sollicitations cycliques (flexion rotative) ont permis de voir également que le traitement par brunissage au diamant est plus efficace que le procédé de rectification au vu des résultats obtenus (augmentation de la limite d’endurance «бD » de 53 %). La rectification bien qu’elle soit un procédé de finition très apprécié et efficace pour l’amélioration du fini de surface, mais en introduisant des contraintes résiduelles de traction, rend défavorable la tenue des pièces en service En conclusion, on peut dire que les résultats obtenus dans le cadre de cette thèse ont permis de mieux comprendre et apprécier les phénomènes physiques mis en jeu lors du traitement mécanique des surfaces des aciers et les effets intéressants qu’il permet d’engendrer. Ceci permet d’apporter de nouvelles réflexions sur l’intégration de cette technique et son développement dans les entreprises nationales. Ce travail de recherche intéresse toute les entreprises de fabrication mécanique, du fait qu’il présente des informations utiles à la gestion, et au suivi des opérations de parachèvement ( phase importante) dans le processus de fabrication. Les résultats obtenus peuvent être exploités par les entreprises de fabrication mécanique. La procédure développée dans ce travail peut être aisément employée pour déterminer le régime optimal de traitement sur une éprouvette d’un lot de pièces donné, ce qui permet le lancement du traitement pour l’ensemble du lot. Par ailleurs, pour résoudre
Date de soutenance
2007
Cote
620.1 LAO
Pagination
129p.
Illusatration
fig.
Format
30 cm.
Statut
Soutenue