Soutenances de thèses au laboratoire LAMPA

ACHRAF FERSI

Thèse intitulée "Impact des fluides cryogéniques sur l'intégrité de surface des pièces" et menée dans le cadre du projet ScCryo2 de l'Institut Carnot ARTS, en partenariat avec le Cetim et cofinancé par la Région Pays de la Loire et Aldev.

Résumé 

Les alliages de titane possèdent d’excellentes propriétés mécaniques, mais leur usinabilité est faible. Parmi les solutions proposées pour pallier ce problème, on trouve le refroidissement de la zone de coupe avec des huiles de coupe. Cependant, ces substances ont un impact néfaste sur l’environnement et la santé des opérateurs. Afin de limiter leur usage, l’assistance cryogénique apparait comme une alternative. Cette thèse s’intéresse principalement à l’effet de l’assistance cryogénique sur la durée de vie des outils, sur les mécanismes d’usure et sur l’intégrité de surface pendant le fraisage de l’alliage Ti-6Al-4V. Plusieurs techniques de lubrification ont été testées (émulsion, LCO2, ScCO2, etc ) pour un point de fonctionnement. Les résultats montrent que l’utilisation de LCO2 et ScCO2 prolonge la durée de vie de l’outil de 191% et 385% respectivement par rapport à l’émulsion. Cette amélioration est probable ment attribuée à la capacité de refroidissement des fluides cryogéniques, qui ralentirait certains mécanismes de dégradation et d’usure, tels que l’adhésion et l’écaillage. Concernant l’intégrité de surface, l’utilisation de LCO2 et ScCO2 permet de réduire la rugosité moyenne de 35% et 41%, respectivement, par rapport à l’émulsion. Les contraintes résiduelles sont similaires pour toutes les conditions de lubrification, à l’exception du ScCO2, qui améliore ces contraintes de 40% au niveau de la surface. Étant donné les performances exceptionnelles de l’assistance cryogénique, une étude de sensibilité a été menée pour évaluer son efficacité face à une augmentation des paramètres de coupe (Vc et/ou ap). Même dans des conditions d’usinage plus sévères, le refroidissement par LCO2 ou ScCO2 prolonge la durée de vie de l’outil de 36% à 73% par rapport à l’émulsion. Pour une durée de vie fixée, l’assistance cryogénique permet d’augmenter la productivité d’environ 20% avec LCO2 et de 22 ou ScCO2, en faisant passer la vitesse de coupe de 150m.min−1 avec ´émulsion à 180m.min−1 en refroidissement cryogénique.
 

Composition du jury

• M. Tarek MABROUKI, Professeur des universités, LMAI, ENIT Rapporteur
• M. Pedro ARRAZOLA, Professeur, Université de Mondragon Rapporteur
• Mme. Anna Carla ARAUJO, Professeure des Universités, ICA, INSA Toulouse Examinatrice
• M. Vincent WAGNER, Maître de Conférences-HDR , LGP, UTTOP Examinateur
• M. Guénaël GERMAIN, Professeur des universités, LAMPA, ENSAM Angers Examinateur
• M. Yessine AYED, Maître de conférences-HDR, LAMPA, ENSAM Angers Examinateur
• M. Bruno LAVISSE, Maître de conférences, LAMPA, ENSAM Angers Examinateur

ABDOUL NABARA

Cette thèse effectuée dans le cadre du projet SGN de l’IRT M2P (projet en partenariat avec ArcelorMittal, Stellantis et les laboratoires LAMPA et MSMP) s'intitule : Caractérisation et modélisation de l’effet du grenaillage sur la tenue en fatigue à grand nombre de cycles d’assemblages soudés en acier à très haute résistance FB600.

Résumé

Les aciers à très haute résistance sont utilisés dans l'industrie automobile pour la réalisation de composants de liaison au sol, en raison de leur excellent rapport résistance/masse. Toutefois, lorsqu’ils sont assemblés par soudage, leur résistance à la fatigue devient un enjeu critique, à cause de la présence du cordon de soudure, des contraintes résiduelles et d’un gradient microstructural induits. Grâce à leur potentiel d'écrouissage, un traitement post-soudage comme le grenaillage peut améliorer leur tenue en fatigue. Bien que l'influence globale du grenaillage soit connue, les contributions spécifiques des contraintes résiduelles, de l'écrouissage et de la géométrie induites par le traitement restent mal quantifiées. A cause de la difficulté d'évaluer les effets majeurs de ce procédé, le dimensionnement en fatigue des joints soudés grenaillés représente un défi important. L’objectif de cette étude est d'étudier le comportement en fatigue et de proposer une méthode pour dimensionner ces structures. Pour cela, une approche combinant essais de fatigue et calcul par éléments finis a été développée. Des essais de fatigue ont d'abord été réalisés avec différents lots d'éprouvettes (grenaillées, prédéformées, détensionnées) et les résistances à la fatigue comparées. Ces essais ont été complétés par des analyses DRX, des mesures de rugosité et de géométrie. Les résultats montrent que les contraintes résiduelles, le rapport de charge et la macrogéométrie du cordon constituent les facteurs d’ordre un sur la résistance à la fatigue. En comparaison, l’écrouissage et la rugosité apparaissent comme des paramètres secondaires. Deux approches de dimensionnement en fatigue intégrant les effets majeurs ont été ensuite proposées. Elles reposent sur le calcul d’une contrainte de dimensionnement à partir des champs mécaniques locaux et l’application d'un critère de fatigue. Une courbe de dimensionnement S-N unique, valable quelles que soient les conditions de chargement et de préparation des assemblages est obtenue.

Composition du jury

• M. Yves NADOT, Professeur des Universités, Institut P’, ISAE-ENSMA (Rapporteur)
• M. David THEVENET, Professeur de l’ENSTA Bretagne, IRDL, ENSTA Bretagne (Rapporteur)
• Mme. Delphine RETRAINT, Professeure des Universités, LASMIS, UTT (Examinatrice)
• M. Régis KUBLER, Maître de Conférences, MSMP, ENSAM Aix en Provence (Examinateur)
• M. Franck MOREL, Professeur des Universités, LAMPA, ENSAM Angers (Examinateur)
• M. Charles MAREAU, Maître de Conférences, LAMPA, ENSAM Angers (Examinateur)
• Mme. Maria-Rita CHINI Docteur, IRT M2P (Invitée)