Résumé:
L'un des enjeux majeurs des industries manufacturières contemporaines réside dans l'optimisation des processus de production, en particulier pour réduire les coûts associés aux opérations d'usinage. Dans ce contexte, la sélection des matériaux de coupe revêt une importance cruciale, car elle impacte directement la productivité, la qualité des pièces fabriquées et la rentabilité globale des procédés. Cette étude expérimentale s'inscrit dans cette démarche et se concentre sur l'évaluation des performances d'outils de coupe en carbure, qu'ils soient non revêtus ou recouverts de TiN ou TiAlN par le procédé PVD ((dépôt physique en phase vapeur). L'analyse explore également l'effet de la géométrie des outils, notamment en modifiant les rayons de bec. L'objectif principal est d'examiner le comportement de ces outils lors du tournage de l'alliage de titane Ti-6Al-4V, un matériau prisé dans l'industrie pour ses propriétés mécaniques exceptionnelles et son usinabilité.
Analyse de l’impact des matériaux de coupe et des paramètres opératoires sur les performances d’usinage : Cette section s’appuie sur une modélisation des résultats à l’aide de l’analyse de variance (ANOVA) et des surfaces de réponse (RSM). L’optimisation des performances est ensuite réalisée à l’aide de méthodes mono- et multi-objectifs, telles que Taguchi, MABAC, ARAS, CoCoSo et CODAS. Les résultats de cette partie ont permis d’identifier des régimes de coupe optimaux menant à une minimisation des critères Ra, Fz, Pc et Vb jusqu’à respectivement : 1,326 µm ; 52,327 N ; 44,011 W ; et 0,091 mm.
Développement de modèles mathématiques : Ces modèles décrivent la géométrie des outils de coupe et les paramètres technologiques du processus. Des analyses d'interaction et des visualisations 3D des surfaces de réponse sont menées pour approfondir la compréhension des phénomènes. Une optimisation multi-objectifs est ensuite effectuée en utilisant des approches avancées (TODIM, PIV, OCRA) et une optimisation par la désirabilité de fonction afin de déterminer les conditions optimales d'usinage. Les résultats de cette partie ont permis d’atteindre des régimes de coupe conduisant à une minimisation de Ra, Rz, Rt, Fz et Ks jusqu’à respectivement : 0,33 µm ; 2,335 µm ; 3,815 µm ; 54,194 N ; et 1382,5 MPa.
En conclusion, cette thèse apporte une contribution majeure à l'optimisation de l'usinage du Ti-6Al-4V. Les résultats obtenus offrent des solutions pratiques pour améliorer la productivité, la qualité de surface et la longévité des outils, tout en réduisant les coûts de production et l'empreinte environnementale. Cette recherche s'adresse aux chercheurs, ingénieurs et industriels impliqués dans la fabrication de pièces critiques en alliages de titane, ouvrant ainsi de nouvelles voies pour répondre aux défis technologiques actuels et futurs
