Contribution à l’optimisation de l’usinage des matériaux composites à base métalliques par le procédé de jet d’eau abrasif

Contribution to the optimization of the machining of metal-based composite materials by the abrasive water jet process

• Auteur / Autrice : Marwa Douiri
• Direction : Emin Bayraktar
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique
• Date : Soutenance le 14/12/2021
• Etablissement(s) : CY Cergy Paris Université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et ingénierie (Cergy-Pontoise, Val d'Oise)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Quartz (Saint-Ouen, Seine-Saint-Denis)
• Jury : Président / Présidente : Tony Da Silva Botelho
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Emin Bayraktar, Atef Boulila, Dimitar Dontchev, Mohamed Boujelbene, Georges Zambelis
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Atef Boulila, Dimitar Dontchev

Mots clés

Mots clés libres

Intégrité de surface

Plan d'expérience

Optimisation technico-Économique;

Matériau composites à base métallique

Surface integrity

Plan of experiments

Abrasive particles

Metal-Based composite material

Résumé

Le sujet de recherche proposé, est axé sur la maitrise et à l’optimisation de l’opération de découpage des matériaux composites à base métalliques, ainsi qu’à l’étude et l’optimisation de la mise en forme et de la fabrication des pièces des nouveaux matériaux composites à base d’aluminium et de titane, utilisés dans le domaine aéronautique. Toutefois, l’industrie aéronautique exige de garder un niveau de qualité élevé lors du parachèvement des pièces souvent vitales dans un avion.Dans la présente étude, on a réalisé une étude expérimentale et une optimisation des paramètres de découpage par jet d’eau abrasif des matériaux composites Ti6242, Ti17, Ti6Al4V et l'intermétallique à base Ti-Al en utilisant la méthode Taguchi ainsi que la méthode de réseau de neurone ANN.Plusieurs essais de coupe ont été effectués sur ces matériaux composites selon un plan orthogonal de Taguchi, en changeant les paramètres de coupe tels que : La vitesse de coupe (V), le débit massique abrasif (F), la pression de coupe (p), et l’épaisseur de matériaux coupé (t).Les résultats obtenus dans ce travail sont intéressants puisqu’ils montrent clairement, l’influence des stratégies de découpage et des conditions de coupe sur l’état de surface, la microstructure, le débit de matière MRR et la précision de la fabrication des pièces composites à base métallique. Les résultats obtenus dans ce travail sont intéressants puisqu’ils montrent clairement, l’influence des stratégies de découpage et des conditions de coupe sur l’état de surface, la microstructure, le débit de matière MRR et la précision de la fabrication des pièces composites à base métallique. Enfin, ces travaux sont fondamentaux pour développer, maitriser et comprendre des nombreux mécanismes mis en jeu dans ce procédé. Il serait donc très intéressant d’exploiter ces résultats.

The proposed research subject is focused on the mastery and optimization of the cutting operation of metal-based composite materials, as well as the study and optimization of the shaping and manufacturing of parts of new composite materials based on aluminum and titanium, used in the aeronautical field. However, the aviation industry demands a high standard of quality when finishing often vital parts in an aircraft.In the present study, an experimental study and an optimization of the parameters of abrasive water jet cutting of the composite materials Ti6242, Ti17, Ti6Al4V and the Ti-Al-based intermetallic was carried out using the Taguchi method as well as the method of ANN neural network.Several cutting tests were carried out on these composite materials according to an orthogonal Taguchi plane, by changing the cutting parameters such as: Cutting speed (V), abrasive mass flow (F), cutting pressure (p) , and the thickness of material cut (t).Microstructural analysis with light microscope and SEM was performed for cross sections of the cut pieces. This study showed the absence of a layer disturbed by cutting at the surface layer as a function of cutting speed and abrasive mass flow as well as other cutting conditions.The results obtained in this work are interesting since they clearly show the influence of cutting strategies and cutting conditions on the surface condition, the microstructure, the MRR material flow rate and the manufacturing precision of composite parts. metal base. Finally, this work is fundamental for developing, mastering and understanding the many mechanisms involved in this process. It would therefore be very interesting to exploit these results. A first step was presented in this thesis, but the implementation of a more substantial complementary study taking into account several other factors would allow a better understanding of the evolution of the surface integrity of cut parts, productivity and precision.