Effets mécaniques

Le procédé de galetage est un procédé purement mécanique de finition (Grzesik and Zak, 2012),(Zhang, Bugtai and Marinescu, 2015),(Nestler and Schubert, 2018),(Dzionk, Scibiorski and Przybylski, 2019) qui assure l’obtention d’une meilleure dureté de la pièce (El-Tayeb, Low and Brevern, 2007),(Korhonen et al., 2013),(rami, 2017),(Revankar et al., 2014),(Teimouri and Amini, 2019),(Rodríguez et al., 2019) ainsi que l’obtention de contraintes résiduelles de compression (Maximov and Anchev, 2014),(Rami, 2017),(Sanchez et al., 2017),(Lim, Castagne and Cher, 2017a). Ces deux effets mécaniques contribuent à la résistance de la pièce à la fatigue et à l’usure (Wierzchowski, Ostertag and Wagner, 2002),(Nalla et al., 2003),(Majzoobi, Zare Jouneghani and Khademi, 2016a),(Yuan and Li, 2017),(Fu and Liang, 2019),(Maximov and Anchev, 2014).

• Modification de la dureté

Le procédé de galetage permet d’améliorer la dureté de la pièce en surface et en sous couche (Figure I-73) (El-Tayeb, Low and Brevern, 2007),(Korhonen et al., 2013),(Revankar et al., 2014),(Teimouri and Amini, 2019),(Rodríguez et al., 2019) grâce aux déformations plastiques qui ont lieu (Shirsat and Ahuja, 2004),(Gharbi et al., 2011),(Revankar et al., 2016),(Grochała,

60 Yasmine CHARFEDDINE Berczyński and Grządziel, 2017),(Uddin et al., 2018) cela n’empêche qu’une déformation plastique excessive peut altérer la pièce et ainsi réduire la dureté. Les déformations plastiques qui ont lieu au moment du galetage sont contrôlées par les paramètres et les conditions du procédé tels que la force de galetage, la vitesse d’avance, le nombre de passes, la dureté du matériau de l’outil de galetage, la dureté de la pièce, etc.

Figure I-73. Effet de la force de galetage sur la dureté de la pièce en surface et en sous couche (Uddin et al., 2018).

La dureté de la surface galetée augmente avec la force de galetage (Shirsat and Ahuja, 2004),(Revankar et al., 2014),(J.N. Malleswara Rao, A. Chenna Kesava Reddy, P. V. Rama Rao, 2011) grâce à l’augmentation des déformations plastiques des micros irrégularités qui ont été aplaties. Mais à partir d’une certaine limite de force de galetage la dureté de surface chute (Figure I-74(a)) et (Figure I-74(b)) cela est dû aux déformations plastiques excessives qui peuvent être à l’origine de l’apparition des fissures.

(a) (b)

Figure I-74. Dureté de la surface en fonction de la force de galetage (a) galetage à bille de l’Aluminium (Shirsat and Ahuja, 2004), (b) galetage à rouleau de pièces en acier doux (Malleswara Rao, Chenna Kesava Reddy and

Yasmine CHARFEDDINE 61 La dureté de la surface galetée dépend du nombre de passes effectuées mais aussi de la vitesse d’avance (J.N. Malleswara Rao, A. Chenna Kesava Reddy, P. V. Rama Rao, 2011), (Revankar

et al., 2014). L’augmentation du nombre de passe, fait augmenter la dureté de la surface (Figure

I-75(a)) car plus le nombre de passe augmente plus la pièce est écrouie. La vitesse d’avance de galetage affecte la dureté de la pièce galetée (Gharbi et al., 2011),(Revankar et al., 2014) l'améliorée lorsqu'elle est faible (Figure I-75(b)).

(a) (b)

Figure I-75. (a) Effet du nombre de passes, (b) effet de la vitesse d’avance sur la dureté de pièce galetée en alliage de titane (Revankar et al., 2014).

Afin d’améliorer la dureté, il est nécessaire d’étudier l’effet des différents paramètres opératoires de galetage (Figure I-76). Car lorsque la force de galetage est fixe, la dureté de surface atteint un maximum pour de faible valeur de vitesse d’avance et de vitesse de galetage (Figure I-76 (a)). Lorsque la vitesse de galetage est fixe, la dureté de surface atteint un maximum pour une faible valeur de vitesse d’avance et une force de galetage élevée (Figure I-76 (b)).

(a) (b)

Figure I-76. Effet de la vitesse d’avance du procédé de galetage à bille sur la dureté de surface en l’acier 1010 : (a) à différentes vitesses de galetage et (b) à différentes forces de galetage (Gharbi et al., 2011).

62 Yasmine CHARFEDDINE • Dureté de sous-surface

Suite au galetage, la dureté de surface a augmenté mais aussi celle de la sous-surface immédiate grâce aux sollicitations mécaniques qui ont lieu (Revankar et al., 2017).

Figure I-77. Dureté de l’alliage de Titane en fonction de la profondeur à partir de la surface galeté sous une vitesse de galetage à bille 30m/min, vitesse d’avance 0.15 mm/rev, une force de galetage 300 N et 5 nombre de

passes (Revankar et al., 2014).

D’autres techniques de galetage tel que le galetage ultrasonique (Teimouri and Amini, 2019) ont été développées afin d’améliorer la dureté de la pièce en surface et à une profondeur plus importante (Figure I-78) sans pour autant avoir à utiliser des conditions de galetage extrêmes (force de galetage et nombre de passes importants) qui peuvent mener à une déformation plastique excessive qui risque d’altérer la pièce.

Figure I-78. Comparaison entre la microdureté en surface et en profondeur pour la cas du galetage et du galetage ultrasonique (Teimouri, Amini and Bami, 2018).

• Contraintes résiduelles

Le procédé de galetage permet d’introduire des contraintes résiduelles compressives (J.N. Malleswara Rao, A. Chenna Kesava Reddy, P. V. Rama Rao, 2011) ; (Gharbi et al., 2011) (Maximov and Anchev, 2014) ; (Revankar et al., 2014) ; (Sanchez et al., 2017) ; (Lim, Castagne and Cher, 2017a) alors qu’elle étaient de traction suite au tournage (Figure I-79).

Yasmine CHARFEDDINE 63

Figure I-79. Comparaison des contraintes résiduelles suite au tournage (vitesse 175m/min, profondeur de coupe 0.25 mm, avance 0.05mm/rev ,3 passes) et suite au galetage à bille de l’alliage de Tiane (vitesse de galetage 60m/min, avance 0.1mm/rev, force de galetage 350 N) en fonction de la profondeur (Revankar et al., 2014).

La profondeur affectée par les contraintes résiduelles de compression dépend des paramètres de galetage. Dans la direction d’avance, la force de galetage a une influence sur la profondeur affectée par les contraintes résiduelles de compression (Figure I-80 (a)) alors que pour la direction normale au galetage, la profondeur affectée est la même mais la valeur de la contrainte résiduelle en surface est plus importante (Figure I-80 (b)). Les contraintes résiduelles obtenues après galetage ont des valeurs plus importantes en compression dans la direction perpendiculaire à l’avance (Figure I-80 (b)).

La force de galetage a une influence directe sur les contraintes résiduelles vu que le taux des déformations plastiques augmente avec la pression de galetage d’où l’augmentation de la valeur des contraintes résiduelles compressives à des profondeurs importantes (Revankar et al., 2017).

(a) (b)

Figure I-80. (a) Contraintes résiduelle mesurées suite au galetage à bille de l’aluminium 1050 dans la direction d'avance 𝜎_𝑥𝑥, (b) dans la direction perpendiculaire à l’avance 𝜎_𝑦𝑦 (Gharbi et al., 2012).

64 Yasmine CHARFEDDINE Les contraintes résiduelles de compression améliorent la durée de vie de la pièce vu qu’ils améliorent la résistance à la fatigue et à la rupture (Wierzchowski, Ostertag and Wagner, 2002),(Nalla et al., 2003),(Majzoobi, Zare Jouneghani and Khademi, 2016a),(Yuan and Li, 2017),(Fu and Liang, 2019),(Maximov and Anchev, 2014). Cependant l’augmentation excessive de la force de galetage peut avoir un effet néfaste sur la résistance à l’usure de la pièce (El-Tayeb, Low and Brevern, 2007).