Analyse et modélisation du comportement à l'usure des outils de coupe à l'échelle de la microstructure

Analysis and modeling of wear behavior of cutting tools at microstructure scale

• Auteur / Autrice : Muslum Guven
• Direction : Mohammed Nouari, Cyprien Wolff
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Mécanique des Matériaux
• Date : Inscription en doctorat le 23/09/2021
• Etablissement(s) : Université de Lorraine
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale C2MP - Chimie mécanique matériaux physique (Lorraine ; 2018-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LEM3 - Laboratoire d Etude des Microstructures et de Mécanique des Matériaux

Mots clés

Mots clés libres

Usure

Microstructure

Usinage

Éléments-finis

Modélisation

Outils de coupe

Microstructure

Cutting tools

Finite-element

Modeling

Wear behavior

Résumé

L'usure des outils de coupe utilisés en usinage engendre des arrêts de production et génère des coûts importants dans l'industrie mécanique. La compréhension des mécanismes d'usure de ces outils est fondamentale puisqu'elle permet aux fabricants d'optimiser la durée de vie de leurs produits. La modélisation de l'usure des outils a été étudiée depuis longtemps dans la littérature, mais peu à l'échelle de sa microstructure. Les outils en usinage sont principalement constitués en carbure de tungstène avec un liant en cobalt (WC-Co). Lors de l'usinage de l'alliage en titane Ti-6Al-4V, l'outil est soumis à des températures intenses pouvant atteindre 1000°C. Plusieurs mécanismes d'usure sont observés sur l'outil comme l'adhésion, l'attrition (abrasion) et la diffusion. Le but de la thèse est de mettre en place un modèle éléments-finis à l'échelle de la microstructure des ces outils de coupe pour étudier leur usure et de valider ces résultats par des expérience en observant la modification du matériau durant l'usure.

Wear of cutting tools used in machining can lead to expensive production stops in mechanical industry. Thus, it is very important to understand the wear mechanism of these tools because it enables to increase the life of the product for the manufacturer. These cutting tools are mainly made of tungsten carbide with Cobalt (WC-Co). During machining those tools can be exploded to extreme conditions, with a temperature up to 1000°C. Many study has been led to model wear behavior of cutting tools but only a few are modeled at microstructure scale. Many wear mechanism are observed on the cutting tool, as adhesive wear or abrasion wear. The purpose of the thesis is to develop a finite-element model of the cutting tools at microstructure scale to analyze its wear behavior. The aim is to compare the numerical model with experiment results which will be obtained during the thesis.