Méthodologie de caractérisation et de conception d'un outil coupant à plaquettes amovibles pour l'usinage de matériaux composites aéronautiques : Application aux opérations de surfaçage

Aeronautic composites face milling : characterization and designing methods for cutting tools with indexable inserts

• Auteur / Autrice : Antoine Morandeau
• Direction : René Leroy
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique
• Date : Soutenance le 07/12/2012
• Etablissement(s) : Tours
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Énergie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers (Centre-Val de Loire)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Laboratoire de mécanique et rhéologie (Tours)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : École polytechnique universitaire (Tours)
• Jury : Président / Présidente : Pierre Lagarrigue
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Narayanaswami Ranganathan, Roger Serra
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Mohamed El Mansori, Benoît Furet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Contraintes thermiques

Composites -- Délaminage

Outils de coupe pour métaux

Traitements de surface

Fibres de carbone

Usinage

Mots clés libres

Usinage composite

Fibre de carbone

Surfaçage

Conception d'outil coupant

Géométrie d'arête

Délaminage

Effort de coupe

Flux thermique

Température à l'interface

Composite machining

Carbon fiber

Surface milling

Cutting tool design

Cutting geometry

Delamination

Cutting forces

Heat flux

Interfacial temperature

Résumé

Les composites utilisés dans l'industrie aéronautique sont hétérogènes. Ils sont composés d'une matrice polymère souple et ductile et d'un renfort dur et fragile. Les différentes phases ainsi que l'anisotropie du matériau peuvent rendre l'usinage de ces matières, difficile. Deux problèmes majeurs peuvent être rencontrés lors de l'usinage : garder l'intégrité de la matière usinée et réduire l'usure de l'outil de coupe. Les niveaux de qualité demandés dans le secteur aéronautique imposent une coupe sans défaut, ces derniers pouvant entrainer une altération ultérieure de la pièce. Les principaux défauts rencontrés sont : le délaminage des plis, la surchauffe de la résine, les plis non coupés francs ou l'écaillage.

Aeronautic composites are inhomogeneous and most often consist in two distinctly phases. The reinforcement fibres are relatively hard and brittle whereas the matrix is soft and ductile. The anisotropy causes some severe challenges when machining composites. People in the field often experience a trade-off between two main problems ; on one hand, keeping the composite parts integrity and quality, and on the other hand, reducing the wear of the cutting tools. The quality level required in aeronautic applications imposes a high quality cut of machined parts. Common defects that may occur during machining of these materials are delamination, overheat of the resin, uncut fibres, and fibre pull-out.