E VALUATION DE L ’ EFFICACITE DU FLUIDE PAR L ’ ENERGIE SPECIFIQUE DE COUPE (W C ) 

La Figure III‐1 présente les valeurs moyennes de l’énergie spécifique de coupe (Wc) issues de 

la campagne d’étalonnage pour les outils testés (Fr5, Fr7‐Fr11). La répétabilité des mesures pour une  fraise  donnée  est  bonne  (écart  maximal  d’environ  3%  obtenu  pour  la  fraise  Fr10).  Les  dispersions  maximales entre les valeurs de l’énergie spécifique de coupe moyenne calculées pour trois mesures  avec chaque fraise sont de l’ordre 5%. Un coefficient de correction est calculé pour chaque outil et  appliqué  dans  la  suite  de  la  campagne  afin  de  compenser  les  écarts  existant  entre  les  fraises.  Autrement  dit,  lorsque  le  classement  des  efficacités  des  différentes  formulations  avec  les  outils  étalonnés est obtenu, il est rectifié par des coefficients de correction attribués à chaque outil.                             Figure III‐1 : Energie spécifique de coupe moyennée sur trois mesures à sec obtenue pour six fraises neuves   

La  même  démarche  que  celle  expliquée  dans  le  Chapitre  II.3  (cf.  II.3.  Effet  du  lubrifiant  en  fraisage)  est  appliquée  pour  évaluer  l’efficacité  des  différents  mélanges,  c’est‐à‐dire  une  mesure  directe  du  gain  relatif  entre  les  mesures  à  sec  et  avec  lubrifiant.  La  méthode  employée  consiste  à  utiliser  la  même  fraise  pour  réaliser  une  série  de  neuf  mesures  à  sec  suivie  par  une  série  de  neuf  mesures avec le mélange testé selon les conditions de coupe rappelées dans le Tableau III‐4. Le gain  relatif en énergie spécifique de coupe en fraisage avec un lubrifiant testé est obtenu directement par  rapport au fraisage à sec, pour trois vitesses de coupe et trois avances données. L’hypothèse suivante  est avancée : les neuf premières mesures à sec n’useront pas suffisamment l’outil pour influencer les  neuf mesures suivantes avec les mélanges testés.  

De  manière  générale,  les  résultats  montrent  les  mêmes  tendances,  pour  tous  les  mélanges  testés, que celles pour le mélange HB Yu4+ADDS1, qui a fait l’objet de l’analyse dans le Chapitre II.3  (cf. II.3. Effet du lubrifiant en fraisage). Premièrement, l’effet du lubrifiant déterminé par la mesure  de l’énergie spécifique de coupe est moins important aux hautes vitesses de coupe. Autrement dit, le 

Chapitre III – Evaluation de la performance des additifs soufrés en fraisage et taraudage par  déformation 

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gain  relatif  obtenu  avec  un  lubrifiant  testé  en  comparaison  au  fraisage  à  sec  diminue  avec  l’augmentation de la vitesse de coupe. Deuxièmement, l’énergie spécifique de coupe diminue avec  l’augmentation de la valeur d’avance, ce qui est attribué principalement à la géométrie de l’outil. Par  conséquent,  le  classement  général  des  mélanges  testés  selon  le  gain  relatif  réalisé  (en  Wc)  par 

rapport au fraisage à sec est uniquement présenté pour les conditions de coupe optimales (effet du  lubrifiant le plus important pour une vitesse et une avance d’outil optimales) : Vc = 60 m/min, fz = 0.2 

mm/tr/dent, ae = 2 mm et ap = 2 mm. La Figure III‐2 montre les valeurs d’énergie spécifique de coupe 

(Wc) obtenues pour le "couple" d’essais : à sec suivie par essai avec un mélange testé pour un outil 

donné. 

En  analysant  la  performance  de  chaque  formulation  en  terme  de  réduction  de  l’énergie  spécifique de coupe par rapport au fraisage à sec, selon la Figure III‐2, on obtient que : 

ƒ l’huile de base Yubase4 (HB Yu4) a un effet défavorable. Son utilisation augmente l’énergie  spécifique de coupe pendant l’opération de fraisage en comparaison au fraisage à sec. Ce fait  a  été  confirmé  plusieurs  fois  lors  du  déroulement  de  différentes  campagnes  d’essais  en  fraisage. Les outils utilisés avec l’huile de base (HB Yu4) sont souvent plus endommagés que  ceux  utilisés  avec  des  mélanges  chimiquement  actifs  (contenant  des  additifs).  Les  raisons  possibles de ce comportement ont été discutées dans le Chapitre II.3 (cf. Effet du lubrifiant  en fraisage), 

ƒ le  mélange  HB Yu4+ADDS4  (dithiocarbamate)  n’apporte  quasiment  aucun  pouvoir  de  lubrification.  L’énergie  spécifique  de  coupe  engendrée  avec  cette  formulation  est  comparable à celle en fraisage à sec, 

ƒ la  formulation  HB Yu4 + ADDS3 (ester  méthylique  soufré)  semble  ne  pas  avoir  d’effet  lubrifiant non plus par rapport au fraisage à sec. Un endommagement important de la fraise  à la fin de l’essai est cependant constaté. Il est difficile d’en déduire si la faible diminution de  l’énergie spécifique de coupe est due à l’usure de l’outil qui aurait limité l’effet bénéfique du  lubrifiant ou au comportement intrinsèque du lubrifiant, 

ƒ le  mélange  HB Yu4+ADDS2  (triglycéride  soufré)  est  le  fluide  avec  lequel  le  gain  relatif  en  terme d’énergie spécifique de coupe est estimé à environ 8%, 

ƒ le  mélange  HB Yu4+ADDS1+CP (pentasulfure + CP)  permet  de  diminuer  l’énergie  spécifique  de coupe d’environ 12% par rapport au fraisage à sec, 

ƒ enfin,  la  formulation  contenant  l’additif  ADDS1  (HB Yu4+ADDS1)  est  le  mélange  le  plus  efficace  et  avec  lequel  le  gain  relatif  d’environ  15%  est  obtenu  par  rapport  aux  mesures  réalisées à sec.                                    Figure III‐2 : Energies spécifiques de coupe corrigées obtenues pour les mélanges testés ("couple" d’essais :  sec – lubrifiant testé avec la même fraise)  12%  8%  15% 

Chapitre III – Evaluation de la performance des additifs soufrés en fraisage et taraudage par  déformation 

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La campagne réalisée a notamment mis en évidence le fait que deux fraises étaient usées à la  fin  des  mesures :  celle  utilisée  avec  l’huile  de  base  (HB  Yu4)  et  celle  utilisée  avec  la  formulation  contenant l’additif ADDS3 (HB Yu4+ADDS3). Un doute réside donc sur la capacité de l’ensemble des  fraises  à  pouvoir  effectuer  18  mesures  pour  un  lubrifiant  donné  (9  à  sec  +  9  avec  lubrifiant)  sans  qu’elles  ne  s’usent  en  cours  de  manipulation,  ce  qui  pourrait  fausser  potentiellement  les  résultats.  Une  campagne  de  répétabilité  est  donc  effectuée  pour  vérifier  la  pertinence  des  résultats  obtenus  lors de la campagne décrite auparavant (cf. résultats présentés sur la Figure III‐2).  

Dans la campagne de répétabilité, le nombre de mesures est limité à 9 mesures par fraises :  une seule fraise sera utilisée pour réaliser les 9 mesures à sec, puis 6 nouvelles fraises seront utilisées  pour réaliser les 9 mesures avec les 6 lubrifiants à tester. Cette méthode a pour conséquence de ne  pas pouvoir mesurer avec la même fraise le gain direct entre les mesures à sec et avec lubrifiant, à la  différence  de  la  première  campagne.  La  prise  en  compte  de  coefficients  de  correction  entre  les  fraises est le seul moyen de limiter au maximum l’effet de l’outil ; ces coefficients sont donc calculés  et appliqués dans cette campagne de mesures. 

Puisque la deuxième campagne a été effectuée uniquement dans le but de vérifier la justesse  des  résultats,  seul  le  graphe  final  est  présenté  (cf.  Figure  III‐3),  rectifié  par  les  coefficients  de  correction  des  outils,  récapitulant  les  performances  pour  les  différents  fluides  testés.  De  manière  générale,  toutes  les  valeurs  d’énergie  spécifique  de  coupe  sont  moins  élevées  en  comparaison  de  celles  obtenues  pendant  la  première  campagne  (cf.  Figure  III‐2),  ce  qui  s’explique  par  l’utilisation  d’un  nouveau  lot  de  fraises.  La  Figure  III‐3  montre  que  le  classement  des  mélanges  obtenu  est  quasiment  le  même,  à  l’exception  des  mélanges  HB Yu4+ADDS3  et  HB Yu4+ADDS4 :  ainsi  les  gains  relatifs  réalisés  avec  les  différentes  formulations  par  rapport  aux  mesures  réalisées  à  sec  sont  comparables.  Le  mélange  HB Yu4+ADDS3 (ester  méthylique  soufré)  est  cependant  le  seul  dont  l’ordre dans le classement des mélanges testés change entre les deux campagnes. Compte tenu de  l’endommagement  de  l’outil  constaté  auparavant,  sa  vraie  performance  est  présumée  être  celle  obtenue dans la campagne de répétabilité. Quant à l’additif ADDS4 (dithiocarbamate), il démontre de  nouveau  son  inaptitude  à  lubrifier  en  présentant  une  moindre  efficacité  que  l’opération  réalisée  à  sec. 

Pour ce qui concerne l’état des fraises à la fin des mesures, leur bon état général est constaté  –  ce  qui  conforte  le  choix  de  limiter  la  campagne  à  9  mesures  par  fraise  –  à  l’exception  de  celle  utilisée avec l’huile de base seule (HB Yu4). Pour cette dernière, un endommagement prématuré de  l’outil semble être une constante à toutes les mesures en fraisage.                                     Figure III‐3 : Energies spécifiques de coupe corrigées obtenues pour les mélanges testés (campagne de  répétabilité)     8%  15% 

Chapitre III – Evaluation de la performance des additifs soufrés en fraisage et taraudage par  déformation  100 Suite à ces deux campagnes consécutives en fraisage, les mélanges testés sont répartis selon  trois catégories d’efficacité :  ƒ les fluides tels que l’huile de base (HB Yu4) et le mélange HB Yu4+ADDS4 (dithiocarbamate)  n’apportent pas de pouvoir lubrifiant, au contraire leur utilisation peut être désavantageuse,    ƒ les  mélanges  contenant  l’additif  ADDS2  (triglycéride  soufré)  et  ADDS3  (ester  méthylique  soufré),  dont  la  performance  semble  être  assez  similaire,  contribuent  à  une  baisse  de  l’énergie spécifique de coupe d’environ 6‐8%, 

ƒ les deux mélanges contenant l’additif ADDS1 (HB Yu4+ADDS1 et HB Yu4+ADDS1+CP) sont les  plus  efficaces  en  fraisage  et  permettent  de  baisser  l’énergie  spécifique  de  coupe  d’environ  12‐15%. 

Malgré  les  faibles  gains  relatifs,  en  terme  d’énergie  spécifique  de  coupe,  apportés  par  les  fluides testés par rapport au fraisage à sec, la baisse des efforts de coupe d’environ 10% peut être  significative  sur  l’augmentation  de  la  durée  de  vie  des  outils.  L’étape  suivante  de  comparaison  des  différentes  formulations  en  fraisage  consiste  à  évaluer  leur  efficacité  par  la  mesure  de  l’usure  des  fraises dans les conditions prédéfinies lors de leur utilisation.  

III.3.3. EVALUATION DE L’EFFICACITE DU FLUIDE PAR LA MESURE DE L’USURE DES FRAISES