Étude expérimentale des transferts de chaleur à une interface pièce-outil de coupe

Experimental study of heat transfers at a piece-cutting tool interface

• Auteur / Autrice : Émilien Guillot
• Direction : Brahim Bourouga
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Thermique, énergétique et génie des procédés
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur, Géosciences, Architecture (Nantes)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de thermocinétique (Nantes)
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Nantes. Faculté des sciences et des techniques

Mots clés

Mots clés contrôlés

Température

Thermocouples

Transfert de chaleur

Résumé

L'étude porte sur la caractérisation de l'interface de contact glissant pièce – outil sous grandes déformations représentatives de la zone secondaire d'un procédé d'UGV. La littérature montre que les auteurs considèrent ici une condition de contact parfait et supposent que le flux généré par frottement se partage dans le rapport des effusivités thermiques des matériaux en contact. Cependant la distribution de la contrainte à cette interface est forte et le contact thermique doit devenir médiocre bien avant le dégagement du copeau. L'objectif de la thèse est de proposer une méthodologie expérimentale (fondée sur la mesure du champ de température par thermocouples et son analyse par technique inverse) afin de déterminer les paramètres de contact décrivant un contact glissant siège d'une dissipation de chaleur : α et Rtc et φg Le principe de mesure repose sur une approche originale qui traite de manière séquentielle et par sous-domaines les zones de part et d'autre de l'interface. Les conditions thermiques qui prévalent sur les surfaces en contact sont estimées indépendamment. Puis, le flux généré (φg) et de manière simultanée α et Rtc sont estimés. Une attention particulière a été accordée à l'instrumentation par thermocouples en vue de maîtriser le compromis sensibilité/précision et de bien cerner le caractère intrusif de la pose de thermocouples. Des expériences ont été réalisées sur un banc d'essai de frottement reproduisant les conditions mécaniques et thermiques d'un contact de l'UGV en pointe d'outil. Le plan d'expériences retenu a permis d'étudier l'influence de la vitesse de glissement et la nature du couple tribologique sur les paramètres de contact thermiques.

The study relates to the characterization of the interface of contact sliding piece-tool under great deformations representative of the secondary shear zone of a HSM process. The literature shows that the authors consider a perfect thermal contact condition and suppose that the heat flux generated by friction is divided in the ratio of the thermal effusivities of materials in contact. However the distribution of the strain at this interface is huge and the thermal contact must become poor before the release of the chip. The goal of the thesis is to propose an experimental methodology (founded to the measure of the temperature field by thermocouples and its analysis by inverse technique) in order to determine the contact parameters describing a sliding contact seat of a heat dissipation : α , Rtc et φg The measurement principle presents an original approach which treats in a sequential way and by subdomain the zones on both sides of the interface. The thermal conditions which prevail on the contact surfaces are estimated singly. Then, generated heat flux (φg ) and in a simultaneous way α and Rtc et φg are estimated. We have studied the instrumentation by thermocouples in order to control the compromise sensitivity/precision and to well understand the intrusive character of thermocouples set up. Experiments were carried out on friction device that reproduces the mechanics and thermals contact conditions of a HSM process at the tip tool. The experimental plan allows to study the influence the sliding speed and the nature of the tribological couple on the thermal parameters of contact.