Impact des fluides cryogénique sur l'intégrité de surface des pièces

Impact of cryogenic fluids on surface and integrity

• Auteur / Autrice : Achraf Fersi
• Direction : Guenaël Germain
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Procédés de fabrication - Génie mécanique
• Date : Inscription en doctorat le 01/12/2021
• Etablissement(s) : Paris, ENSAM
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences des métiers de l'ingénieur
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LAMPA - Laboratoire Angevin de Mécanique, Procédés et InnovAtion

Mots clés

Mots clés libres

Usinage cryogénique

Tribologie

Intégrité de surface

Cryogenic machining

Tribology

Surface integrity

Résumé

L'utilisation traditionnelle de fluides de coupe (huiles solubles et huiles entières) a un impact fort sur l'écologie et le cout du procédé (recyclage, nettoyage…). De plus, ils exposent les opérateurs des risques non négligeables (en particulier avec l'utilisation d'hydrocarbures aromatiques polycycliques, de nitrosamines et de métaux solubilisés…). Afin de protéger la santé des opérateurs face aux risques cancérigènes, mutagènes et toxiques (problèmes cutanés et respiratoires), il est recommandé de réduire significativement l'utilisation de ces produits pétroliers (normes REACH). Dans le but de remplacer les huiles de coupe, la recherche s'est orientée vers l'assistance cryogénique. De nombreuses recherches ont été réalisées pour mettre en évidence l'intérêt des assistances cryogéniques sur la productivité. En effet, il existe différents fluides cryogéniques : azote liquide, CO2 liquide, CO2 supercritique avec ou non apport de MQL, mais aucune étude comparative a été menée sur l'ensemble de ces configurations. Le projet ScCryo2, financé par l'IcARTS, regroupe 5 laboratoires des Arts et Métiers (3 thèses 1 postdoc) et le CETIM a été créé pour répondre à cette problématique. La thèse proposée doit permettre de lever les verrous technologiques et scientifiques afin d'optimiser et comparer le procédé avec différents fluides cryogéniques. Des données seront collectées afin de renseigner un étude ACV prévu dans un autre WP du projet ScCryo. Les études seront réalisées en fraisage en prenant un alliage de titane comme modèle d'étude.

The traditional use of cutting fluids (soluble oils and whole oils) has a strong impact on the ecology and the cost of the process (recycling, cleaning, etc.). In addition, they expose operators to significant risks (in particular with the use of polycyclic aromatic hydrocarbons, nitrosamines and solubilized metals, etc.). In order to protect the health of operators from carcinogenic, mutagenic and toxic risks (skin and respiratory problems), it is recommended to significantly reduce the use of these petroleum products (REACH standards). In an effort to replace cutting oils, research has turned to cryogenic assistance. Much research has been carried out to demonstrate the value of cryogenic aids on productivity. Indeed, there are different cryogenic fluids: liquid nitrogen, liquid CO2, supercritical CO2 with or without the addition of MQL, but no comparative study has been carried out on all of these configurations. The ScCryo2 project, funded by IcARTS, brings together 5 Arts and Crafts laboratories (3 theses 1 postdoc) and CETIM was created to address this issue. The proposed thesis should make it possible to remove technological and scientific obstacles in order to optimize and compare the process with different cryogenic fluids. Data will be collected in order to inform an LCA study planned in another WP of the ScCryo project. The studies will be carried out in milling using a titanium alloy as a study model.