Impact de l’opération de perçage sur l’intégrité de surface du trou percé

Ce chapitre vise à étudier l’influence des paramètres de l’opération de perçage (paramètres géométriques de l’outil et paramètres de coupe) sur les aspects de l’intégrité de surface ayant été identifiés comme ayant un impact significatif sur la tenue en fatigue au cours du Chapitre 3 (i.e. déformations plastiques et contraintes résiduelles). Cela doit permettre d’expliquer les différences d’intégrité de surface des trous percés constatées au Chapitre 3 et d’être capable d’optimiser la tenue en fatigue des pièces percées à travers une optimisation de l’opération de perçage. La coupe en perçage, spécialement au niveau de la surface générée, est très complexe. Pour simplifier l’étude, il est considéré dans ces travaux que l’intégrité de surface obtenue est uniquement liée à la coupe latérale (coupe en goujure), que ce soit en perçage axial ou orbital. A partir de cette considération, les corrélations potentielles entre les paramètres de l’opération de perçage et les résultats d’intégrité de surface présentés au Chapitre 3 sont investiguées. Par ailleurs, afin d’étudier l’impact des paramètres d’une opération de perçage sur l’intégrité de surface de façon plus approfondie, un modèle éléments finis simulant la coupe latérale en goujure mise en jeu au cours du perçage est développé. Celui-ci permet d’étudier de larges plages de valeurs pour les paramètres de l’opération de perçage et d’analyser de façon précise l’impact de ceux-ci sur l’état d’écrouissage et de contraintes résiduelles du matériau en sous-surface du trou, qui est complexe à évaluer expérimentalement.

Paramétrage de la coupe latérale en goujure mise en jeu au cours du perçage

En perçage axial comme en perçage orbital, la partie latérale de l’outil est supposée, dans ces travaux, avoir une influence prépondérante sur l’intégrité de surface du trou percé devant celle du bout de l’outil car c’est elle qui finit l’opération d’enlèvement de matière à ce niveau-là. Cette partie, qui comprend les listels et les goujures, génère un enlèvement de matière sur une petite hauteur des listels, suivant l’axe de l’outil, au-dessus des becs, correspondant à l’avance axiale par tour et par dent. Cet enlèvement de matière peut être assimilé à une opération de coupe orthogonale avec un angle de dépouille nul du fait du contact listel/paroi du trou (Figure 4-1). Cette opération de coupe met en jeu trois zones de cisaillement de la matière : la zone de cisaillement primaire (ZCP), la zone de cisaillement secondaire (ZCS) et la zone de cisaillement tertiaire (ZCT) (Figure 4-1). La géométrie de l’outil associée à cet enlèvement de matière peut ainsi être décrite à l’aide des paramètres suivants : l’angle de coupe en goujure (γ), le rayon d’acuité latéral (r) et la largeur de listel (llistel) (Figure 4-1). Concernant les paramètres de coupe, toujours en faisant l’approximation d’une coupe orthogonale, l’enlèvement de matière latéral mis en jeu au cours du perçage peut être caractérisé à l’aide des paramètres suivants : la vitesse de coupe (Vc), l’avance radiale à la dent (fr) (Figure 4-1) et l’avance axiale par tour et par dent du perçage (fa,z) qui représente la profondeur de passe de l’enlèvement de matière latéral.

Analyse de l’impact potentiel des paramètres de l’opération de perçage, dans le cadre de cette étude

Les valeurs des avances axiales par tour et par dent du perçage (représentant la profondeur de passe de l’enlèvement de matière latéral, assimilé à une opération de coupe orthogonale) employées dans le cadre de cette étude sont les mêmes pour les deux diamètres de perçage pour un même procédé de perçage (fa,z = 50 µm pour le perçage axial et fa,z = 0,4 µm pour le perçage orbital). Ainsi, des écarts identiques d’avance axiale par tour et par dent sont considérés entre les procédés de perçage axial et orbital pour les deux diamètres. Ce paramètre ne peut donc pas expliquer les différences d’impact du procédé de perçage sur l’intégrité de surface des trous percés observées en fonction du diamètre de perçage. De la même manière, pour l’avance radiale à la dent, il semble que des écarts similaires de valeurs soient considérés entre les procédés de perçage axial et orbital pour les deux diamètres de perçage étudiés. En effet, même si les valeurs de ce paramètre employées semblent complexes à quantifier, notamment pour le cas du perçage axial, elles sont très faibles en perçage orbital par rapport au perçage axial et peuvent être considérées comme similaires entre les deux diamètres pour un même procédé de perçage. Ainsi, ce paramètre n’explique pas, non plus, les différences d’influence du procédé de perçage sur l’intégrité de surface en fonction du diamètre de perçage.