Maîtrise de l’Intégrité de Surface des pièces Usinées – MISU

Les travaux effectués dans le cadre de cette chaire se basent à la fois sur des essais expérimentaux et des modèles numériques.
En effet les modèles numériques sont alimentés par des batteries d'essais qui visent à quantifier l'intensité et la nature des sollicitations thermomécaniques subies par la matière lors de son usinage. Les essais servent aussi à caractériser l’état de contrainte résiduelle qui sera comparé à celui calculé par les modèles.
Les modèles numériques quant à eux, se focalisent sur l'application des sollicitations thermomécaniques imposées à la matière pendant l'usinage et permettent de reproduire la succession des passage d'outil qui génère le champ de contraintes résiduelles.

Les travaux entrepris dans le cadre de la chaire ont permis d'avancer sur les 3 objectifs proposés au lancement du projet.

Du coté des nouveaux procédés à étudier tels que le fraisage et l'alésage, la physique des phénomènes est maintenant cernée et les premiers modèles commencent à donner des résultats intéressants.

Sur l'aspect environnement industriel, les travaux portant sur les effets des modes de lubrification sur les contraintes résiduelles générées montrent un faible impact. Les travaux portant sur l'usure des outils permettent quant à eux de montrer l’évolution du champ de contrainte en fonction de l'usure.

Par ailleurs, la solution logicielle est en cours de programmation et une première version sera diffusée prochainement aux partenaires.

Les doctorants arrivent bientôt à mi parcours et le développement de leur modèles va se poursuivre. Il est envisageable de les intégrer à la solution logicielle d'ici à la fin de leur thèse.
La solution logicielle quant à elle sera mise en test prochainement puis les perfectionnements seront apportés suite aux retours des partenaires.

2 conférences Internationales avec articles dans revue à comité de lecture

La chaire MISU se situe dans le contexte de la prédiction de l’état de contraintes résiduelles induit par les procédés d’usinage dans une perspective d’améliorer la tenue en fatigue des composants mécaniques fortement sollicités. Il se positionne dans la continuité de travaux réalisés sur ce sujet au laboratoire LTDS sur le site de l’ENISE depuis 2006. Les travaux antérieurs, issus de 3 thèses de doctorats et 5 masters, ont abouti au développement d’une nouvelle méthode numérique, dite méthode ‘hybride’ permettant de prédire l’état de contraintes résiduelles. Cette méthode est basée sur l’application de chargements thermomécaniques équivalents qui permet de prédire, avec un temps de calcul très court, l’état de contraintes sur une pièce réelle 3D. Cette rapidité et son applicabilité sur des pièces 3D sont rendues possible par l’absence de modélisation des copeaux qui sont trop consommateurs de temps de calcul sans pour autant avoir un effet majeur sur l’état de contraintes résiduelles. Cette méthode a été mise en point dans le cas du procédé d’usinage le plus simple, i.e. une opération de finition de tournage, mettant en œuvre :
• un outil de coupe unique,
• un mécanisme de coupe continue,
• un faible enlèvement de matière,
• un enlèvement de matière en milieu ouvert (copeaux et chaleur facilement évacuables)
• une pièce de révolution.

Ce projet vise d’une part à aboutir à une solution industrielle complète de prédiction de l’état de contraintes résiduelles induit par les opérations de tournage finition, incluant une démarche scientifique robuste, un outil logiciel de simulation accessible en bureau des méthodes, un ensemble de démarches pragmatiques d’identification des paramètres d’entrée de ces simulations et enfin des méthodes de monitoring permettant de garantir la stabilité de l’état de contraintes en production quotidienne.
Il vise ensuite à mettre en place de nouveaux modèles de prédiction de l’état de contraintes résiduelles pour des opérations d’usinage plus complexes (perçage, alésage, fraisage) et qui auront vocation à être industrialisé à terme.
Enfin, l’outil de simulation MISU, au sein de la suite logicielle VIRTUAL MACHINING, sera diffusée par la société ESI auprès des partenaires du projet (AIRBUS, CETIM, FRAMATOME, SAFRAN) et au-delà vers tous les industriels concernés par l’optimisation de la tenue en fatigue de leurs composants mécaniques (automobiles, prothèses médicales,…).