Comparaison entre les contraintes résiduelles obtenues par REGAL à celles obtenues par rectification et galetage agissant séparément

En comparant les résultats de contraintes résiduelles en surface issues du procédé de rectification à celles obtenues par le procédé de galetage et au procédé REGAL, il est clair que le procédé de galetage et le procédé REGAL permettent d’améliorer les contraintes résiduelles en surface (Figure II-42 et Figure П-49). Les contraintes résiduelles S11 en surface dans le sens de l'avance obtenues par les procédés de galetage et REGAL, pour différentes avances f et différentes vitesses de la pièce Vw sont nettement plus compressives comparés à ceux obtenues par le procédé de rectification (Figure II-42 (a) et Figure П-49 (a)). Pour les contraintes résiduelles S22 dans la direction de roulement, les contraintes résiduelles de traction induites par la rectification se sont transformées en des contraintes résiduelles de compression après

104 Yasmine CHARFEDDINE l'opération galetage et de REGAL. Cette tendance est la même lorsque f varie et lorsque Vw change (Figure II-42 (b) et Figure П-49 (b)).

(a) (b)

Figure II-42. Résultats de contraintes résiduelles en surface pour le procédé de rectification, de galetage et REGAL dans la direction pour différents f, VW=250 mm/s et P=20 MPa: (a) dans la direction S11

(perpendiculaire à la rectification, au galetage et au REGAL) ; (b) dans la direction S22.

(a) (b)

Figure II-43. Résultats de contraintes résiduelles en surface pour le procédé de rectification, de galetage et REGAL dans la direction pour différentes vitesses de la pièce, f=0,227 mm et P=20 MPa: (a) dans la direction

S11 (perpendiculaire à la rectification, au galetage et au REGAL) ; (b) dans la direction S22.

À partir de l’étude de l’effet des paramètres f, Vw et P sur les contraintes résiduelles issues du procédé de galetage seul et du procédé REGAL, il a été observé que les paramètres les plus influant sur la profondeur affectée par les contraintes résiduelles sont le taux de recouvrement et la pression de galetage P. Pour cela la comparaison entre les résultats de contraintes résiduelles entre le procédé de galetage et le procédé REGAL se limite à l’étude de l’effet de l’à-coups f et des pressions de galetage P.

Plus le taux de recouvrement et plus la pression de galetage P augmentent plus la profondeur de la pièce affectée par les contraintes résiduelles compressives augmente (Figure II-44 et Figure II-46). Cela s’explique par le fait que lorsque f diminue, le taux de recouvrement augmente et permet de comprimer davantage la pièce. En effet, le nombre de passage de la bille

Yasmine CHARFEDDINE 105 augmente et les mécanismes décrits précédemment au niveau des volumes affectés successivement se mettent en route. De même pour la pression de galetage qui lorsqu’elle augmente le chargement mécanique appliquée à la pièce par le biais de la bille augmente et permet d’affecter une sous couche plus importante en compression.

Une analyse plus fine montre que ces variations sont plus importantes pour REGAL que pour le galetage seul, pourtant à iso condition opératoire en termes de pression de consigne de galetage (Tableau II-13, Tableau II-14, Figure II-45 et Figure II-47). Cette différence dénote la présence d'un phénomène supplémentaire qui ne peut venir que de la rectification dans le procédé REGAL. La rectification est un procédé thermomécanique dont il est admis qu'il génère des énergies très importantes en surface. Des gradients thermiques très importants avec des temps de chauffage (quasi instantanée) et de refroidissement (ordre du dixième de seconde) très faibles existent à proximité de l'interface d'abrasion (S. Malkin, 1989),(Hamdi, Zahouani and Bergheau, 2004),(Brosse, 2009),(Youssef, 2012),(Robaeys, 2015).La proximité de l'interface est de l'ordre du millimètre et non de la dizaine de millimètre. Il est, de ce fait, difficile de s'imaginer que ce sont les effets thermiques induite par la rectification qui seraient à l'origine d'une baisse de la limite d'élasticité qui faciliterait l'écrouissage et donc affecterait plus en profondeur. Pour l'heure, les données expérimentales ne sont pas en mesure de donner davantage d'informations qui pourraient expliquer ces différences. Il est connu que la rectification perturbe la microstructure en sous-couche. Dans la littérature, toutes les observations microstructurales en sous-couche ont été faites des heures voire des jours après l'opération d'abrasion. Il est permis d'imaginer que l'énergie intense dans l'emprise perturbe la structure métallurgique et ses réactivités chimiques pouvant impacter le comportement mécanique sur des profondeurs relativement importantes. Par ailleurs, si ces réactivités métallurgiques et chimiques mettent un temps suffisamment long à se stabiliser alors on peut imaginer que le galetage de REGAL se fait dans des conditions favorables à l'écrouissage. Aucune étude n'a été trouvée, dans la littérature, donnant les temps de réactivité d'une surface à des sollicitations thermomécaniques extrêmes. Ce point est néanmoins une piste d'investigation très intéressante. Dans le présent travail cela n'a pas pu être mis en œuvre fautes de temps et de compétences compte tenu de la complexité des mesures in-situ d'une variation métallurgique et/ou chimique.

106 Yasmine CHARFEDDINE

Figure II-44. Contraintes résiduelles de compression en fonction de la profondeur de la pièce obtenues expérimentalement suite au procédé de galetage et au procédé REGAL pour Vw=250 mm/s, P=20 MPa et : (a)

f=0,911 mm, (b) f=0,455 mm, (c) f=0,303 mm, (d) f=0,227 mm et (e) f=0,182 mm.

Tableau II-13. Profondeur affectée par les contraintes résiduelles de compression issues du procédé de galetage et du procédé REGAL pour différents à-coups f.

f (mm) Z aff Galetage (mm) Z aff REGAL(mm) Delta Z aff (mm)

2a=0,911 1,5 2 0,5

2a/2=0,455 2 2,25 0,25

2a/3=0,303 2 2,5 0,5

2a/4=0,227 2,25 3 0,75

Yasmine CHARFEDDINE 107

Figure II-45. Z aff Galetage et Z aff REGAL pour différents f.

Tableau II-14. Profondeur affectée par les contraintes résiduelles de compression issues du procédé de galetage et du procédé REGAL pour différentes pressions de galetage.

P(MPa) Z aff Galetage (mm) Z aff REGAL(mm) Delta Z aff (mm)

10 1,75 2 0,25

15 2,1 2 -0,1

20 2,25 3 0,75

25 2,6 3 0,4

30 2,75 3,2 0,45

L’obtention de contraintes résiduelles de compression à une profondeur plus importante de la pièce par le procédé REGAL permet d’améliorer théoriquement sa résistance à la fatigue et augmente ainsi que sa durée de vie. Ce point devra être vérifié car il n’a pas été réalisé dans le cadre de cette étude.

108 Yasmine CHARFEDDINE

Figure II-46. Contraintes résiduelles de compression en fonction de la profondeur de la pièce obtenues expérimentalement suite au procédé de galetage et au procédé REGAL pour Vw=250 mm/s, R=75% et : (a)

Yasmine CHARFEDDINE 109

Figure II-47. Z aff Galetage et Z aff REGAL pour différentes P. II.4.1 Effet du procédé REGAL sur la rugosité