Etude de l'influence de la structure métallurgique sur l'usinabilité des aciers à hautes caractéristiques mécaniques

Study on the influence of the metallurgical structure on the machinability of the High Strength Steels

• Auteur / Autrice : Fares Haddad
• Direction : Fodil Meraghni, Christophe Lescalier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique-matériaux (AM)
• Date : Soutenance le 15/01/2020
• Etablissement(s) : Paris, HESAM
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences des métiers de l'ingénieur (Paris)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'Etude des Microstructures et de Mécanique des Matériaux (Metz ; 2011-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation de la thèse : École nationale supérieure d'arts et métiers (1780-....)
• Jury : Président / Présidente : Sabine Denis
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Fodil Meraghni, Christophe Lescalier, Gilles Dessein, Etienne Patoor, Pascal Buessler, Jean-Edouard Desaigues
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Gilles Dessein, Etienne Patoor

Mots clés

Mots clés contrôlés

Résistance au cisaillement

Métaux -- Coupe

Mots clés libres

Usinabilité

Tournage

Coupe orthogonale

Aciers à hautes caractéristiques mécaniques

Bainite

Fréquence de festonnage

Microstructure

Machinability

Turning

Orthogonal cutting

High strength steels

Bainite

Serration frequency

Microstructure

Résumé

Durant la dernière décennie, le développement de nouvelles nuances d'acier à très haute résistance a connu un essor, en particulier dans l’automobile. Les acteurs de ce secteur ont pour objectif de produire des véhicules plus légers, plus performants, plus économes en carburant et garantissant un plus haut niveau de sécurité pour les passagers. De nouvelles nuances ou de nouvelles structures sont apparues sur le marché : plus résistants avec un meilleur compromis résistance/ductilité. Cependant cette élévation des propriétés mécaniques se fait le plus souvent au détriment de l’usinabilité des aciers.Les résultats de travaux antérieurs ont motivé une étude poussée qui porte sur l’influence de la structure métallique sur l’usinabilité des aciers. Le travail compare le comportement d’un aciers bas-carbone obtenue par refroidissement contrôlé à celui d’une nuance conventionnelle à l’état trempé revenue et à l’état bainitique. Les conditions thermomécaniques rencontrées à l’interface outil/copeau lors de l’usinage sont caractérisées par mesure des efforts de coupe et investigation de la morphologie et de la microstructure des copeaux. La durée de vie des outils coupants est quantifiée et les différents modes d’usure sont caractérisés.

During the past decade, the automotive industry is increasingly relying on new grades of high strength steels. Companies involved in this sector aim to produce lighter, more effective vehicles that are both fuel-efficient and guarantee a high level of safety for its passengers. New structures have emerged on the market presenting an opportune correlation between high mechanical resistance and ductility. However, this increase in mechanical properties is most often achieved at the expense of the machinability of steels in question.The results of previous works have motivated a detailed study that focuses on the influence of the metallic structure on the machinability of steels. The work compares the behavior of low-carbon steels obtained by controlled cooling with that of a conventional steel in both the quenched and tempered state and the bainitic state. The thermomechanical conditions at the tool / chip interface during cutting are identified by measuring the cutting forces and investigating the chips morphology and microstructure. The cutting-tool life expectancy is quantified and the different modes of insert wear are studied.