Quantification de l’usure

Plusieurs paramètres caractérisant l’endommagement de l’arête de l’outil utilisé en usinage des panneaux de fibres et de particules de bois ont été décrits dans la littérature, mais aucun d’eux n’a été choisi comme le facteur le plus représentatif de la valeur réelle de l’usure [133]. Parmi ces paramètres, on peut citer (Figure.II.24) : le recul de l’arête sur la face d’attaque RR (Rake Recession), ou sur la face de dépouille CR (Clearance Recession), l’usure mesurée parallèlement à la face d’attaque LR (Land Rake), ou la face de dépouille LC (Land Clearance) et l’usure en dépouille Vb (Flank wear Land) mesurée parallèlement à la

bissectrice de l’angle de coupe.

Figure.II.24. Les différents paramètres caractérisant l’usure de l’arête de l’outil lors de l’usinage de panneaux de MDF [133].

Sheikh-Ahmad et McKenzie [133] ont étudié l’évolution de l’usure le long de l’arête de l’outil lors de l’usinage de panneaux de MDF et de particules de bois. Ils ont constaté que l’usure n’était pas homogène ce qui a posé plusieurs problèmes concernant : le choix du paramètre, l’endroit où il faut effectuer les mesures ainsi que le nombre de ces dernières pour bien évaluer l’endommagement de l’outil de coupe.

Concernant le paramètre à mesurer, Sheikh-Ahmad et McKenzie [133] ont comparé l’évolution de l’usure de dépouille Vb et le recul de l’arête de l’outil mesuré sur la face

d’attaque RR et ils ont remarqué que les deux facteurs variaient d’une façon similaire, ce qui rendait le choix du paramètre représentant l’usure plus difficile. Dans plusieurs applications, ce choix dépend d’une manière générale de l’accessibilité et de la simplicité des observations et des mesures à réaliser.

L’usure des outils de coupe n’est pas constante le long de l’arête de l’outil, comme rapporté dans les paragraphes précédents, elle est plus élevée sur les côtés (correspondant aux zones de forte densité) qu’au milieu (relatif à celle de faible densité) (Figure.II.25). De ce fait, nous devons faire attention aux endroits où nous allons effectuer nos mesures afin de bien exprimer la durée de vie réelle de l’outil. Selon Sheikh-Ahmad et McKenzie [133], l’endommagement des plaquettes en WC-Co est mieux représenté par les mesures réalisées dans les zones de forte densité de bois, vu que l’usure est plus élevée dans ces endroits-là, que par celles effectuées dans la zone de faible densité. Ce jugement a été fait dans le but de garder toujours

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une bonne qualité de bois usiné en changeant l’outil une fois que l’usure atteint sa valeur critique.

Figure.II.25. Exemple d’évolution de l’usure le long de l’arête de l’outil dans le cas d’usinage de MDF [133].

Dans un deuxième temps, Sheikh-Ahmad et McKenzie [133] se sont intéressés au nombre des mesures nécessaires pour mieux évaluer l’usure de l’arête de l’outil. Pour cela, les moyennes de 7, 11 et 41 mesures de Vb effectuées dans la zone de forte densité ont été calculées, une

légère différence entre les résultats a été observée. Cependant plus le nombre des valeurs augmente, mieux l’usure est estimée.

L’évaluation de l’usure de l’arête de nos outils a été réalisée à l’aide d’une binoculaire équipée d’une caméra digitale (Figure.II.26).

Figure.II.26. Binoculaire utilisée pour mesurer l’usure des plaquettes WC-Co.

Après chaque test d’usinage des observations de la largeur du plateau (appelée Vb) de l’arête

de l’outil ont été effectuées, le principe de mesure est représenté sur la figure.II.27. Cette méthode a été utilisée par plusieurs chercheurs pour quantifier l’usure de l’arête de l’outil lors de l’usinage du bois [70,134]. En effet, elle est adaptée à notre cas où on est obligé de garder la plaquette de WC-Co sur le porte-outils et on ne peut l’enlever qu’une fois les tests d’usinage terminés. Après chaque test d’usinage, on calcule la valeur moyenne de plus de 30 mesures puis on trace la variation de la largeur du plateau de l’arête de l’outil en fonction de la longueur de coupe.

Mesure de l’usure

Arête usée Arête neuve

Zone de densité élevée Zone de faible densité Zone de densité élevée Face d’attaque

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Chapitre III. Revêtements de CrAlN

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III.1. Introduction

Dans ce chapitre nous nous sommes intéressés au développement des couches minces de CrAlN de différents pourcentages d’Al, obtenues par pulvérisation magnétron. Le but est d’étudier l’effet du taux d’Al sur les propriétés stœchiométriques, structurales, mécaniques et tribologiques des films de CrAlN afin d’optimiser son pourcentage dans ces revêtements destinés à être utilisés comme couches de protection contre l’usure de plaquettes de WC-Co pour l’usinage de panneaux de MDF. Le choix du système CrAlN rentre dans le cadre de la continuité des travaux menés par notre équipe de recherche où des couches minces dures de CrN ont été optimisées en vue d’une application en usinage d’OSB [99] et où des revêtements de CrAlN ont été développés pour l’usinage de MDF [100].

Dans les travaux de Labidi [100], les effets de différents paramètres tels que le pourcentage d’azote dans le plasma, la pression partielle de dépôt, l’épaisseur des couches et la tension appliquée à la cible sur les propriétés et la résistance à l’usure du système CrAlN ont été étudiés. Cependant, le pourcentage d’Al était constant pour toutes les couches déposées, car on utilisait une cible composée Al/Cr avec un pourcentage fixe (25/75%.at). Cela n’a pas permis d’étudier l’effet du pourcentage d’Al sur les différentes propriétés des revêtements de CrAlN. Le fait d’avoir deux porte-cibles sur le système de dual magnétron de notre laboratoire nous a permis de surmonter ce problème. Pour cela il suffisait d’utiliser deux cibles, une de Cr et la deuxième d’Al, puis de contrôler les paramètres de dépôt afin d’avoir des couches de différents pourcentages d’Al.