Etude du fraisage de l'alliage de titane Ti-6AI-4V PDF Download
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Author: Adrien Cellier
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Book Description
Cette étude s'est focalisée sur l'influence d'une opération de fraisage sur l'intégrité de surface et la durée de vie en fatigue des pièces usinées en titane (Ti-6Al-4V). L'influence des paramètres géométriques tels que les angles de coupe et les rayons de bec sur la performance de l'outil à savoir la durée de vie de l'outil est analysée. Une deuxième partie est consacrée à l'influence des paramètres géométriques sur l'intégrité de surface définie par des facteurs tels que la topographie, les contraintes résiduelles, la dureté et la microstructure. Afin de déterminer la nature des contraintes résiduelles, une approche thermomécanique a été utilisée. Une relation entre les contraintes résiduelles et la dureté sous la surface usinée est établie. Une dernière partie est dédiée à la l'étude de la fatigue des pièces en titane usinées selon les différents paramètres géométriques. Une comparaison des limites d'endurance expérimentales et analytiques issue de la littérature a permis de déterminer les paramètres influents de l'intégrité de surface sur la performance en fatigue. Une analyse fractographique a révélé les phénomènes liés à l'usinage influençant la rupture du matériau.
Author: Adrien Cellier
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Cette étude s'est focalisée sur l'influence d'une opération de fraisage sur l'intégrité de surface et la durée de vie en fatigue des pièces usinées en titane (Ti-6Al-4V). L'influence des paramètres géométriques tels que les angles de coupe et les rayons de bec sur la performance de l'outil à savoir la durée de vie de l'outil est analysée. Une deuxième partie est consacrée à l'influence des paramètres géométriques sur l'intégrité de surface définie par des facteurs tels que la topographie, les contraintes résiduelles, la dureté et la microstructure. Afin de déterminer la nature des contraintes résiduelles, une approche thermomécanique a été utilisée. Une relation entre les contraintes résiduelles et la dureté sous la surface usinée est établie. Une dernière partie est dédiée à la l'étude de la fatigue des pièces en titane usinées selon les différents paramètres géométriques. Une comparaison des limites d'endurance expérimentales et analytiques issue de la littérature a permis de déterminer les paramètres influents de l'intégrité de surface sur la performance en fatigue. Une analyse fractographique a révélé les phénomènes liés à l'usinage influençant la rupture du matériau.
Author: Dominique Ibrahima Yameogo
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Book Description
Le présent travail concerne l'étude de l'usinage de l'alliage de titane Ti-6Al-4V, matériau très apprécié par les industries aéronautique, biomédicale et de l'énergie. Les qualités des alliages de titane sont nombreuses : haute résistance aux températures élevées et à la corrosion, haute résistance mécanique, biocompatibilité, etc. Cependant, certaines propriétés physiques de ces matériaux, comme leur faible conductivité thermique, conduisent à des difficultés lors de leur mise en forme par usinage. Des études ont été et sont toujours conduites afin de comprendre le comportement de ces matériaux lors de leur mise en forme. Peu de travaux portent sur la prise en compte de la microstructure dans le comportement des alliages de titane lors du procédé d'usinage. Cette dimension constitue l'une des originalités de ce travail de thèse. Les phénomènes microstructuraux sont caractérisés à travers une étude expérimentale en coupe orthogonale de l'alliage Ti-6Al-4V. Les efforts, la température, la morphologie des copeaux et la microstructure sont analysés et interprétés. Une étude numérique du processus de coupe par simulation éléments finis est employée pour comprendre le rôle de l'endommagement et de la recristallisation. A partir des conclusions de ces différentes études, la construction d'un nouveau modèle de comportement est proposée. Ce modèle est appliqué à une modélisation élément fini pour différentes conditions de coupe afin d'étudier l'influence des paramètres d'usinage. Le modèle est validé par comparaison aux résultats expérimentaux. Il est ensuite exploité afin de proposer une analyse du processus de la coupe et notamment de la formation du copeau.
Author: Wenyu Cheng
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Languages : en
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The aim of this thesis is to propose a constitutive model of Ti-6Al-4V titanium alloy and apply it to the metal cutting simulation. This constitutive model includes the most relevant parameters affecting the mechanical behavior (plasticity and damage) of Ti-6Al-4V titanium alloy in metal cutting (i.e. the state of stress and the strain-rate). Special specimens were designed to generate a wide range of states of stress (i.e. triaxiality and Lode angle) in mechanical testing, which are representative of the metal cutting process. An optimization-based procedure was developed to determine the coefficients of the constitutive model with high accuracy. The accuracy of the proposed constitutive model to describe the mechanical behavior of Ti-6Al-4V alloy under different states of stress was confirmed by comparing the experimental and simulated results of the mechanical tests. Finally, orthogonal cutting and turning models of Ti-6Al-4V including the proposed constitutive model were developed and applied to predict the forces, temperatures, chip geometry and the surface integrity in the machined surface and subsurface. The accuracy of these machining models was evaluated by comparing the simulated and experimental results.
Author: J. Paulo Davim
Publisher: Springer
ISBN: 3662439026
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 154
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Book Description
This book presents a collection of examples illustrating the resent research advances in the machining of titanium alloys. These materials have excellent strength and fracture toughness as well as low density and good corrosion resistance; however, machinability is still poor due to their low thermal conductivity and high chemical reactivity with cutting tool materials. This book presents solutions to enhance machinability in titanium-based alloys and serves as a useful reference to professionals and researchers in aerospace, automotive and biomedical fields.
Author: Théo Dorlin
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Languages : fr
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Dans l'optique de maîtriser l'industrialisation des pièces complexes, les efforts de coupe sont une source riche d'informations. Bien que la prédiction des efforts de coupe soit un sujet largement traité par la communauté scientifique, quelques verrous subsistent. Les travaux de cette étude visent à enrichir les modèles existants sous deux principaux aspects : une étude approfondie de l'influence des conditions de contact en dépouille associées à la géométrie de pièce et l'effet de l'usure de l'outil sur l'évolution des efforts de coupe au cours du temps. Pour ce faire, plusieurs expérimentations instrumentées sont réalisées afin de déterminer les paramètres influents à introduire dans les modélisations. S'appuyant sur ces observations, des modélisations, selon une approche phénoménologique, sont développées pour estimer respectivement le niveau d'usure de l'outil, les efforts de coupe et leur évolution fonction au cours du temps. Ces développements sont conduits pour les techniques de fraisage, de tournage intérieur et de tournage extérieur appliquées à l'usinage de l'alliage de titane aéronautique Ti6Al4V. Les méthodologies présentées dans cette étude sont transposables vers d'autres nuances d'alliages de titane afin de couvrir un domaine d'application large en industrie.
Author: MAME-IBRAHIMA.. DIACK
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Languages : fr
Pages : 217
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LORS DE L'USINAGE GRANDE VITESSE DES ALLIAGES DE TITANE, LA PRINCIPALE DIFFICULTE RENCONTREE EST L'USURE RAPIDE DES OUTILS. CECI EST EN GRANDE PARTIE LIE AUX CARACTERISTIQUES PHYSICO-CHIMIQUES PARTICULIERES DE CES ALLIAGES ET AUX INTERACTIONS AUX INTERFACES DU COUPLE OUTIL / MATIERE DURANT LE PROCESSUS DE COUPE. PAR UN TRAITEMENT PARTICULIER DES EFFORTS DE COUPE, NOUS METTONS EN EVIDENCE UN TRANSFERT DE CHARGE DE LA FACE DE COUPE VERS LA FACE EN DEPOUILLE DE L'OUTIL DURANT L'USINAGE QUI EXPLIQUE EN PARTIE L'USURE RAPIDE DE L'OUTIL PAR CETTE FACE. PAR UNE ANALYSE AU MICROSCOPE ELECTRONIQUE A BALAYAGE, ASSOCIEE A DES ESSAIS DE COUPE ORTHOGONALE, NOUS AVONS MIS EN EVIDENCE LES PHENOMENES D'ADHERENCE ET DE FROTTEMENT DE GLISSEMENT SUR LES FACES DE L'OUTIL. CES PHENOMENES S'INTENSIFIENT AVEC L'AUGMENTATION DE LA VITESSE DE COUPE, SURTOUT AU PASSAGE DE LA VITESSE CRITIQUE DE 120 M MIN#-#1. DES ESSAIS DE COUPE BRUSQUEMENT INTERROMPUE MONTRENT L'APPARITION D'UNE COUCHE ECROUIE SUR LA FACE EN DEPOUILLE DE L'OUTIL AU-DELA DE 120 M MIN#-#1 DE VITESSE DE COUPE. L'APPARITION DE CETTE COUCHE PEUT ETRE CORRELEE AVEC L'EVOLUTION DES MECANISMES D'USURE SE PRODUISANT SUR LA FACE EN DEPOUILLE DE L'OUTIL DANS LES GAMMES DE VITESSES DE COUPE ELEVEES. DES TENTATIVES DE SIMULATIONS NUMERIQUES DU PROCESSUS D'ENLEVEMENT DE MATIERE ONT ETE EFFECTUEES A DES FINS DE COMPREHENSION DES PHENOMENES D'ECOULEMENT EN COURS D'USINAGE, EN MONTRANT LES LIMITES ACTUELLES DE CES APPROCHES
Author: Mahmoud Harzallah
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Languages : fr
Pages : 239
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Book Description
Ce travail s'inscrit dans une stratégie d'investigation expérimentale et numérique des mécanismes d'enlèvement de la matière lors de l'usinage de l'alliage de titane Ti-6Al-4V. Il aborde un problème complexe, fortement couplé, faisant intervenir la thermique et la mécanique aux petites échelles (micrométrique). Le manque de moyens de mesure dédié à ces échelles de temps et de l'espace (phénomènes rapides et très locaux) ne permet pas, à ce jour, d'appréhender précisément les phénomènes thermomécaniques mis en jeu pendant la formation de copeau. De ce fait, un dispositif spécifique, appelé VISIR, répondant à cette problématique a été mis en place. La partie expérimentale s'est donc orientée vers une compréhension plus fine des mécanismes d'enlèvement de la matière. Elle a notamment permis de mettre en évidence l'évolution de grandeurs mécaniques et thermiques durant la formation des festons mais surtout le couplage entre la température et la vitesse de déformation. Basée sur les constatations expérimentales, une étude du comportement thermomécanique de cet alliage a été mis en place. Des essais en cisaillement dynamique à travers des éprouvettes chapeau ont permis d'identifier par méthode inverse une nouvelle loi de comportement couplée en température et en vitesse de déformation. De plus, une étude de l'endommagement s'est appuyée sur l'identification et l'évaluation de huit critères communément utilisés dans le domaine de mise en forme a permis de proposer une nouvelle loi, inspirée du critère de Tresca, couplée au comportement. L'intégralité de ces formulations couplée à un modèle de frottement Stick-Slip ont enfin été implémentés dans un modèle EF 3D. La confrontation expérimentale/numérique en termes de grandeurs mécaniques et thermiques a révélé la robustesse et l'aspect prédictif du modèle EF développé. Enfin, les résultats de cette étude ont permis de développer une discussion détaillée sur les mécanismes d'enlèvement de la matière et plus particulièrement les complexes trajet des fissurations.
Author: Benjamin Ellyson
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Languages : fr
Pages : 149
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Author: Juan David Puerta Velasquez
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Languages : fr
Pages : 225
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L'usinage grande vitesse (UGV) est un procédé de mise en forme de métaux très apprécié dans le domaine industriel pour les avantages qu'il apporte, par rapport à l'usinage traditionnel. Dans ce travail nous avons effectué des essais en coupe orthogonale sur l'alliage de titane TA6V afin d'étudier les copeaux et les surfaces usinées. La morphologie et la métallurgie des copeaux obtenus ont été caractérisées. Les observations obtenues (DRX, MEB, EBDS) ont servi à commenter la nature des bandes de cisaillement et à privilégier la théorie du cisaillement catastrophique au-dessus de la fissuration périodique, pour expliquer la formation des copeaux en UGV. Intégrité de surface est le terme utilisé pour décrire l'ensemble des paramètres liés à la caractérisation micro-géométrique et structurale d'une pièce finie. Elle permet d'estimer l'impact du procédé sur la surface usinée. L'intégrité des surfaces produites en UGV a été étudiée sous deux angles différents : dans un premier temps nous avons caractérisé la texture cristallographique et son évolution avec la vitesse de coupe. Une nouvelle stratégie de mesure et de traitement des données pour la séparation et le lissage des raies de diffraction a été développée. Dans une deuxième partie, les surfaces produites ont été caractérisées métallurgiquement. La morphologie du matériau en sous surface ainsi que l'état de contraintes résiduelles ont été déterminés. Nous avons mis en évidence la formation d'un matériau bi-couche par l’action de l'UGV. Enfin, les contraintes résiduelles et la texture cristallographique des surfaces usinées ont été corrélées aux observations microstructurales des surfaces usinées et des copeaux obtenus
Author: Laurie Despax (doctorante en science des matériaux).)
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Languages : fr
Pages : 183
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Book Description
L'objectif de ce travail de thèse est de mieux comprendre l'influence de la température, de la vitesse de déformation et de la microstructure initiale sur les mécanismes de déformation mis en jeu, lors de la mise en forme à chaud de tôles d'un alliage de titane Ti-6Al-4V. Pour y parvenir, deux états microstructuraux, présentant des tailles de grains alpha différentes (2 μm-FG et 0,4 μm-UFG), ont été sollicités en traction à différentes températures (T=650°C, 750°C et 920°C) et vitesses de déformation (10-2 s-1, 2x10-3 s-1 et 10-4 s-1). Les évolutions microstructurales (fraction de phase, taille et morphologie des phases, sous-structure granulaire, orientation cristallographique des phases) ont été étudiées, à l'issue de différents taux de déformation, par des outils complémentaires de caractérisation (MEB et analyse d'image, EBSD, diffraction des rayons X et synchrotron). De plus, des essais originaux de traction en température, combinés à de la diffraction synchrotron haute énergie (PETRA III-Hambourg), ont permis de suivre in-situ l'évolution de plusieurs grandeurs cristallographiques. Des mécanismes de déformation sont ainsi proposés et discutés en fonction de la température, de la vitesse de déformation et de la microstructure initiale. Pour la microstructure FG déformée en traction à 750°C à une vitesse de déformation de 10-2 s-1, le mouvement intragranulaire de dislocations dans la phase alpha est favorisé. Une diminution de la vitesse de déformation permet une contribution additionnelle du glissement aux joints de grains probablement accommodé par le mouvement de dislocations dans la phase beta. Avec l'augmentation de la température, d'importantes modifications de fraction et de répartition spatiale des phases liées à la transformation de phases alpha-beta induisent l'activation de mécanismes majoritairement diffusifs en particulier pour une faible vitesse de déformation. Par ailleurs, l'utilisation d'une microstructure initialement ultra-fine et hétérogène présente un atout majeur pour la mise en forme SPF, en raison des modifications microstructurales induites en début d'essai (globularisation) qui conduisent à un nombre important d'interfaces bénéfiques pour la contribution de mécanismes intergranulaires (GBS). Ainsi, la microstructure UFG favorise un comportement de type superplastique à plus basse température et pour des vitesses de déformation plus importantes. L'ensemble des investigations a ainsi permis d'apporter des éléments nouveaux pour la compréhension des mécanismes de déformation contrôlant le comportement à chaud et superplastique.
