Characterizing and modeling surface integrity induced by finishing machining of OFHC copper and its impact on corrosion resistance

Caractérisation et modélisation de l'état mécanique et microstructural des sous-couches affectées par l'usinage de finition du cuivre Cu-c2 et impact sur la résistance à la corrosion.

Lamice Denguir (1, 2)

1 LABOMAP - Laboratoire Bourguignon des Matériaux et Procédés
2 Dipartimento di Ingegneria Elettrica Elettronica e dei Sistemi

The functional performance and life of mechanical components in general and their corrosion resistance in particular are of prime importance in the modern industry, as far as energy production, transportation, machines, medical and even electronic components are concerned. In the case of machined components, it is essential to improve their life and to reduce the premature failure by improving their surface integrity. So, a comprehension of the effect of the machining process mechanics on surface integrity and its consequences on corrosion resistance are essential.This thesis deals with the particular case of finishing machining of oxygen free high conductivity copper (OFHC) and its impact on the surface integrity and corrosion resistance. Firstly, a comparative experimental study between turning and orthogonal cutting is performed. Then, due to its simplicity, orthogonal cutting makes the object of the pursuit of the study. A numerical model is developed to predict the surface integrity induced by the cutting process. It uses a new constitutive model for OFHC copper taking into account microstructural transformations and the state of stress in the work material. Finally, the results issued from experimental studies and the numerical simulations are statistically treated in a multi-physical analysis with the objective of establishing the relationship between corrosion resistance, surface integrity and cutting physics.

La durabilité des composants mécaniques en général et leur résistance à la corrosion en particulier ont une importance primordiale dans l’industrie moderne, qu’elle concerne la production d’énergie, les produits chimiques, le transport, les machines, les matériels médicaux, ou même les composants électroniques. Pour des pièces obtenues par usinage, il est donc nécessaire d’améliorer leur durée de vie et de réduire le risque de défaillance prématurée en améliorant leur intégrité de surface. Ainsi, une compréhension de l’effet du procédé sur l’intégrité de surface induite par usinage et ses conséquences au niveau de sa résistance à la corrosion sont les clés pour relever ces défis.Cette thèse traite le cas particulier de l’usinage de finition du cuivre Cu-c2 et son impact sur la résistance à la corrosion. D’abord, une étude expérimentale comparative du tournage et de la coupe orthogonale est effectuée. Ensuite, vu sa simplicité, la coupe orthogonale fait l’objet de la suite de l’étude. Un modèle numérique est développé pour la prédiction de l’intégrité de surface induite par la coupe. Il utilise une nouvelle loi constitutive du Cu-c2 tenant en compte les transformations microstructurales et l’état des contraintes dans le matériau. Enfin, les résultats issus des études expérimentales ainsi que des simulations numériques concernant l’intégrité de surface sont statistiquement traités dans une analyse multi-physique, dans la perspective d’établir le lien entre la résistance à la corrosion, l’intégrité des surfaces et la physique de la coupe.

Mots clés: FE modelling; Constitutive modelling; OFHC copper; Surface integrity; Corrosion; Machining

Mots clés: Électrochimie et corrosion; Intégrité de surface; Cuivre Cu-C2; Usinage de finition; Modélisation

Domaines: Génie mécanique [physics.class-ph]

Lamice Denguir. Caractérisation et modélisation de l'état mécanique et microstructural des sous-couches affectées par l'usinage de finition du cuivre Cu-c2 et impact sur la résistance à la corrosion.. Génie mécanique [physics.class-ph]. Ecole nationale supérieure d'arts et métiers - ENSAM, 2016. Français. ⟨NNT : 2016ENAM0029⟩. ⟨tel-01570865⟩