Contribution to the Study to the study of steel machinability enhancement bluilt-up layer analysis - characterization of occurrence conditions

Contribution à l’étude de l’amélioration de l’usinabilité des aciers – Analyse des Couches de Transferts Sélectifs (CTS) et caractérisation des conditions d’apparition

Jean-Edouard Desaigues (1)

1 LEM3 - Laboratoire d'Etude des Microstructures et de Mécanique des Matériaux

Steels contain many inclusions essentially composed by manganese, aluminium, silicium, calcium. However the influence of the different inclusions on machinability is poorly quantified. One of our first tasks is to determine precisely the effect of the inclusions on the metal cutting process as well as on the cutting tools. Many research works highlight a solid lubricant provided by the material being machined and spread along the tool-chip interface. This coating is so called Build up Layer.This thesis is devoted to answer some important questions: what is the actual composition of the Build-up Layer? Is it always the same for a tool machining a steel grade? When and where will the Build-up Layer appear? Is it stable?

Les aciers contiennent de nombreuses inclusions : à base manganèse, aluminium, silicium, calcium, ... Leur impact individuel sur l'usinabilité demeure cependant mal connu dans la mesure où il est difficile de les isoler pour en quantifier l'influence. Une des premières tâches est de déterminer précisément leur effet tant sur le procédé en tant que tel (efforts, puissance, température) que sur les outils (nature et vitesse d'usure, modification chimique superficielle).De nombreuses études montrent la formation d'un « lubrifiant solide » à l'interface outil/copeau. Ce dépôt est parfois appelé « couche de transfert sélectif » (Build-up Layer). L'objectif de cette thèse est de savoir quels corps se cachent sous le vocable de « couche de transfert sélectif », quand cette couche est susceptible de se former, sur quelle partie de l'outil, dans quelles conditions opératoires, à quelle vitesse, pour quelles contraintes mécaniques et pour quelles températures. Est-elle susceptible de demeurer sur l'outil à l'arrêt de l'opération d'usinage ? A quelle vitesse se forme-telle ? Est-elle systématiquement stable ?

Mots clés: Super high strength Steels; Machinability; Built-Up Layer; Build-Up layer

Mots clés: Acier à hautes caractéristiques mécaniques; Usinabilité; Couches de transfert sélectif

Domaines: Matériaux et structures en mécanique [physics.class-ph]

Jean-Edouard Desaigues. Contribution à l’étude de l’amélioration de l’usinabilité des aciers – Analyse des Couches de Transferts Sélectifs (CTS) et caractérisation des conditions d’apparition. Matériaux et structures en mécanique [physics.class-ph]. Ecole nationale supérieure d'arts et métiers - ENSAM, 2015. Français. ⟨NNT : 2015ENAM0004⟩. ⟨tel-02612217⟩