Investigation expérimentale sur l'évaluation des performances des matériaux de coupe et du mode de lubrification lors de l'usinage compétitif et environnemental des fontes

Abstract

Les matériaux destinés pour l’usinage revêtent un intérêt décisif dans le domaine de l'usinage, car ils exercent un impact significatif sur divers aspects tels que la qualité de la surface usinée, la durée de vie de l'outil, la productivité, la consommation d'énergie et finalement le coût de l’opération d’usinage. Par conséquent, il est primordial de rechercher des outils offrant des performances supérieures et de sélectionner les meilleurs parmi eux. Parallèlement, l'usinage MQL gagne en popularité en industrie en raison de son engagement envers la préservation de l'environnement. C'est dans ce contexte que s'inscrit ce travail de recherche, qui se divise en trois grandes parties. La première partie vise à évaluer les performances de différents matériaux d'outils, tels que le nitrure de bore cubique (CBN7050), la céramique mixte revêtue (CC6050), la céramique blanche non revêtue (CC620) et le nitrure de silicium revêtu (1690). Cette évaluation se concentre sur la rugosité 2D et 3D, les efforts de coupe et l'usure de l'outil (Vb) lors du tournage à sec de la fonte grise EN GJL-350. Dans la deuxième partie, une étude statistique est réalisée suivie d'une modélisation et d'une optimisation. Les expériences sont menées selon un plan de Taguchi L32, en variant les paramètres de coupe (Vc, f, ap et le matériau d'outil). L'analyse (ANOVA) est utilisée pour évaluer l'impact des facteurs d'entrée sur les paramètres de sortie, notamment la rugosité de surface (Ra), l'effort de coupe (Fz), la puissance de coupe (Pc) et l'énergie de coupe spécifique (Ecs). Les méthodes (RSM) et (ANN) sont employées pour développer des modèles prédictifs des paramètres technologiques. Aussi, une optimisation multi-objective est ensuite réalisée à l'aide des approches (DF) et (GA) pour obtenir des conditions de coupe optimales. En outre, quatre méthodes de prise de décision multicritère (MCDM) - MARCOS, VIKOR, TOPSIS et GRA - basées sur le rapport signal/bruit (S/B) sont utilisées et comparées pour trouver un régime de coupe qui minimise (Ra, Fz et Pc) tout en maximisant le (MRR). La troisième partie se concentre sur une étude comparative entre l'environnement d'usinage à sec et MQL lors du tournage de la fonte EN GJL 350 avec un outil en CBN. Une modélisation est proposée pour prédire les sorties (Ra et Fz) pour les deux environnements, en utilisant la méthode (RSM). Enfin, la méthode MOORA a été appliquée dans le but de minimiser (Ra et Fz) tout en maximisant le (MRR).