Thèse en cours

Usinage sous assistance CO2 supercritique : Etudes expérimentales et simulations numériques
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Auteur / Autrice : Koffi Koulekpa
Direction : Gérard Poulachon
Type : Projet de thèse
Discipline(s) : Sciences pour l'ingénieur spécialité Procédés de fabrication - Génie mécanique
Date : Inscription en doctorat le 15/09/2021
Etablissement(s) : Paris, HESAM
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences des métiers de l'ingénieur
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LaBoMaP - Laboratoire Bourguignon des Matériaux et Procédés
établissement de préparation de la thèse : Paris, ENSAM

Résumé

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L'industrie de l'usinage est en permanence à la recherche de nouvelles solutions pour augmenter sa productivité et la qualité de ses produits finis, dans le respect des normes environnementales. L'assistance à l'usinage est un des moyens les plus efficaces ; elle permet d'augmenter les débits copeaux tout en conservant et améliorant l'intégrité des arêtes de coupe. Mais face aux enjeux écologiques et sanitaires liés à l'utilisation traditionnelle des huiles de coupe, de nouvelles solutions sont à explorer pour concilier productivité et enjeux environnementaux. Le projet ScCRYO2 dont fait partie cette thèse a pour objet l'étude d'une nouvelle assistance à l'usinage, utilisant le dioxyde de carbone supercritique (scCO2), qui allie refroidissement par changement de phase, et lubrification grâce à ses propriétés de « solvant vert ». Ce projet étudie dans un premier temps la physique de l'assistance CO2 supercritique, par la mise en place d'expérimentations de méthode inverse en thermique. Cette partie permettra de caractériser les échanges thermiques liées à l'assistance, et d'optimiser son refroidissement. Ensuite la seconde partie évalue l'influence du fluide sur le procédé d'usinage dans le cas du Ti6Al4V, pour comprendre les mécanismes dans la zone de coupe, et analyser comment le fluide intervient dans la qualité de la surface usinée (Etat de surface, microstructure, contraintes résiduelles…), la diminution des forces de coupe et des frottements, ainsi que la réduction de l'usure de l'outil. Des études expérimentales en usinage et des développements de modèles numériques permettront d'étudier et d'optimiser l'effet du CO2 supercritique sur le procédé. De nouveaux lubrifiants solubles seront aussi exploitées pour exploiter le caractère « solvant » du scCO2, pour se passer des huiles synthétiques actuelles (MQL, émulsions). Les données de ces travaux serviront également pour une analyse de cycle de vie, visant à évaluer l'impact du CO2 supercritique en usinage, comparativement aux huiles de coupe ou à la cryogénie.