1 BADJI MOKHTAR – ANNABA UNIVERSITY
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 ر – UNIVERSITE BADJI MOKH

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 ر – UNIVERSITE BADJI MOKHTAR – ANNABA FACULTE DES SCIENCES DE L’INGENIEUR DEPARTEMENT DE GENIE MECANIQUE MEMOIRE Présenté en vue de l’obtention du diplôme de MAGISTER Année 2010 Influence des procédés d’usinage sur les rugosités de surface et leurs répercussions sur un contact mécanique Spécialité : Génie Mécanique Option : PRODUCTIQUE Par Bourebia Mounira DIRECTEUR DE MEMOIRE : Lakhdar LAOUAR M.C Université d’Annaba DEVANT LE JURY PRESIDENT : Ammar HAIAHEM Prof. Université d’Annaba EXAMINATEURS : Hamid HAMADACHE M.C Université d’Annaba Slimane MEKHILEF M.C Université d’Annaba Abdelaziz BOUCHELAGHEM M.C Université d’Annaba Ministère de l’enseignement supérieur et de la recherche 2 Remerciements Je tiens à remercier le professeur A .Haiahem directeur du laboratoire de mécanique industriels et de lui adresser toute l’expression de ma reconnaissance pour m’avoir accueilli dans son laboratoire, et de m’avoir fait l’honneur de présider mon jury. Je tiens à remercier en tout premier lieu le docteur L .Laouar qui a dirigé se mémoire dans la continuité de mes études. Tout au long de cette année, il a su oriente mes recherches, tout en tirant partie de ma formation d’ingénieur. Il a toujours été disponible pour d’intenses et rationnelles discussions. Pour tout cela, sa confiance et son soutien en fin de travail, je le remercie vivement. Je suis très sensible et honorer de la présence dans ce jury de monsieur A.Bouchelaghem maitre de conférence au département de génie mécanique et responsable de la formation magistère option mécanique productique. Je remercie tous particulièrement monsieur S .Mekhilef, maitre de conférences au département de génie mécanique, d’avoir bien voulu prendre part au jury. J’adresse mes sincères remerciements à monsieur H.Hamadache, maitre de conférences au département de génie mécanique, qui a accepté de juger ce travail et d’être le rapporteur. Je tiens aussi à exprimer mes remerciements à monsieur K.Bey chef de département de génie mécanique pour toute l’aide qu’il m’a apporté. Je tiens à témoigner toute ma reconnaissance à tous le personnel technique et administratif du département de génie mécanique pour leur assistance pendant toute la durée des essais. Mes remerciements s’adressent à tous les enseignants du laboratoire de mécanique industriels, et collèges pour leurs encouragements. Enfin mes remerciements vont à mon mari, mes trois enfants, ma famille et ma belle famille pour leurs soutiens durant cette formation. 3 Résumé L’élaboration de ce mémoire comprend une recherche bibliographique relative, à l’état de surface, ces défauts, aux paramètres de rugosité, ainsi que l’influence de cette dernière sur le comportement des surfaces en contact, et la relation entre procédés d’usinage et qualité de surface usinée. Une partie expérimentale mettant en place des essais utilisant trois procédés de fabrication : tournage, rectification, et brunissage. Dans une première phase, en suivant le modèle des plans d’expériences de Box-Behnken et une simulation au moyen d’un programme sous Matlab, le régime optimal a été déterminé et appliquée pour la préparation des surfaces de l’éprouvette d’essai. En seconde phase, ont été réalisées des traitements de surface par rectification et brunissage, des mesures de rugosité des surfaces obtenues ont été réalisées et les résultats ont été interprétés. En troisième et dernière phase, les données de rugosité des surfaces ont été numérisées et exploitées au moyen de programmes développés sous matlab7.0, afin de reconstituer les topographies des surfaces. Ensuite, un traitement des données a été effectué ayant pour but d’analyser et d’évaluer des contacts mécaniques entre surfaces. Abstract The development of this thesis includes a literature relative to the surface, these defects, the roughness parameters, and the influence of the latter on the behavior of the contact surfaces , and the relationship between methods of machining and quality of machined surface. An experimental part by implementing tests using three processes: turning, grinding and burnishing. In a first phase, following the model of Box- Behnken experiments planning and simulation using a Matlab program, the optimal regime was determined and applied to the surface preparation of the test specimen. In the second stage, were performed by surface treatment and grinding browning measures surface roughness obtained were performed and the results were interpreted. Third and final phase, the surface roughness data were digitized and used by programs developed under matlab7.0 to reconstruct topographies of surfaces. Then, a data processing was performed with the aim of analyzing and evaluating the mechanical contact between surfaces. 4 SOMMAIRE Liste des matières Liste des figures Liste des tableaux Liste des symboles Introduction …………………………………………………………………………………...1 Chapitre I Etude Bibliographique I.1 Introduction…………………………………………………………………………………3 I.2 qu’est ce que la tribologie…………………………………………………………………. 3 I.2.1 Impact de la tribologie sur la société…………………………………………………...3 I.2.2 Aspect scientifique de la tribologie……………………………………………….........4 I.2.3 Paramètres d’un contact frottant………………………………………………….…...5 I.2.4. Système tribologique…………………………………………………………………..6 I.3 Frottements…………………………………………………………………………………7 I.3.1 Définition………………………………………………………………………………7 I.3.2 Différents types de frottements……………………………………………………......7 I.3.3 système mécanique et son comportement en service……...…………………………..8 I.4 Topographie de surface…………………………………………………………………….9 I.4.1 Définition………………………………………………………………………………9 I.4.2 Importance et caractérisation de la topographie de surface…………………………..10 I.5 Importance de l’état de surface…………………………………………………………...11 I.5.1 Définition……………………………………………………………………………..11 I.5.2 Rôle et fonction d’une surface………………………………………………………..11 I.5.3Différents types de surface……………..………………………………………….......12 I.5.4 Les défauts de surface…………………………………………………………………14 I.5.4.1. Ordre 1: écart de forme ou de position (ligne moyenne)……………………….15 I.5.4.2 Ordre 2: Ondulations périodiques………………………………………………16 I.5.4.3 Ordre 3: stries sillons……….....…………………………………………….......16 I.5.4.4 Ordre 4: Arrachement de matière………………………………………………17 I.5.5 Différents types de lignes……………………………………………………….........17 I.5.5.1 Longueur de base, d’évaluation…………………………………………………17 I.5.5.2 Lignes de référence…………………………………………………………......18 I.6. La rugosité………………………………………………………………………………..19 5 I.6.1.Définition……...………………………………………………………………………..19 I.6.2. Principaux paramètres de rugosité………………………………………………........20 I.6.2.1 Paramètres liés aux motifs et à la ligne envelope…………………………….....20 I.6.2.2 Paramètres liés à la ligne moyenne……………………………………………..21 I.6.2.3 Paramètres liés à la distribution d’amplitude…………………………………..22 I.6.3 Mesure de la rugosité…………………………………………………………………23 I.6.4 Introduction des paramètres de rugosité dans l’étude de la lubrification…………….24 I .7 Procédé d’usinage et qualité de surface…………………………………………………..26 I.7.1 Introduction…………………………………………………………………………..26 I.7.2 Procédés par coupe…………………………………………………………………...28 I.7.2.1 Tournage………………………………………………………………………..28 I.7.2.2 Matériaux utilisés pour les outils…………………………………………….....28 I.7.2.3 Type de tournage et outils correspondants………………………………….....29 I.7.3 Procédés par abrasion………………………………………………………………...30 I.7.3.1 Rectification…………………………………………………………………….30 I.7.3.2 Les différents types de rectification……………………………………………30 I.7.3. 3 Matériaux……………………………………………………………………...30 I.7.3.4 Différents types de meules……………………………………………………..31 I.7.3.4 Abrasifs…………………………………………………………………………31 I.7.3.4 Avantages de la rectification…………………………………………………...32 I.7.4 Procédés par déformation plastique…………………………………………………..32 I.7.5 Traitement Mécanique de Surface…………………………………………................33 I.7.5.1 Galetage…………………………………………………………………...........34 - Différents types de galetage………………………………………………………..35 -.Influence du galetage sur la rugosité………………………………………………35 -Avantages du galetage……………………………………………………………..36 I.7.5.2 Brunissage……………………………………………………………………....36 - Principe de brunissage…………………………………………………………….36 - Avantages du brunissage………………………………………………………….37 - Inconvénients du brunissage………………………………………………………37 I.8 Conclusion………………………………………………………………………………...38 6 Chapitre II Matériels et techniques expérimentales II.1 Introduction……………………………………………………………………………...39 II.2 Les essais préliminaires………………………………………………………………......39 II.2.1 Matériaux……………………………………………………………………………39 II.2.1.1 Composition chimique et microstructure…………………………..................40 II.2.1.2 Caractéristiques mécaniques………………………………………………….40 II.2.2 Machine outil………………………………………………………………………...41 II.2.3 Outil…………………………………………………………………………………41 II.2.4 Régime de coupe…………………………………………………………………….42 II.2.5 Méthodologie d’essai…………………………………………………………….......42 II.2.5.1 Méthodes des plans d’expérience……………………………………………..42 II.2.5.2 Préparation de la pièce……………………………………………..…….…...44 II-2-6 Rigidité du système…………………………………………………………………44 II.2.7 Mesure de rugosité………………………………………………………………......45 II.2.8 Traitement par plans de Box Behnken et simulation……………………….………..47 II.2.9 Interprétation des résultants…………………………………………………………51 II.3 Préparation de l’éprouvette d’essai……………………………………………………….52 II.3.1 Traitement par rectification………………………………………………………….53 II.3.2 brunissage à la bille en diamant …………………………………………………......53 II.3.3 Procédure de mesure des rugosités ………………………………………………….55 II.3.3.1 Méthodologie de mesure……………………………………………………..55 II.3.3.2 Appareil de mesure……………………………………………………….......55 II.3.3.3 Profils obtenus par les différents procédés de traitement…………………….56 • Procédé de tournage…………………………….………………………………………………………..56 • Procédé de rectification……………… ………………………………………………………………..58 • Procédé de brunissage…………………………………………………………………………………...60 II.3.3.4 aspect macroscopique des surfaces usinées…………………………………..63 II.4 Conclusion………………………………………………………………………………..64 Chapitre III Traitement informatique des données III.1 Introduction……………………………………………………………………………..65 III .2 Programme réalisant les surfaces en 3D………………………………………………..65 III.2.1 Présentation des données …………………………………………………………65 III.2.2 Organigramme…………………………………………………………………….68 7 III.2.3 Algorithme………………………………………………………………………...69 III.2.4 Représentations graphiques des surfaces en 3D………………………………….70 III.2.4.1 Surface traitée par tournage………………………………………………..70 III.2.4.2 Surface traitée par rectification…………………………………………….71 III.2.4.3 Surface traitée par brunissage……………………………………………...72 III.2.4.4 Surfaces superposés………………………………………………………..73 III.2.4.5Résultats et interprétation………………………………………………….74 III .3 Programme d’analyse et d’estimation des paramètres de contact entre surfaces……….74 III.3.1 Sous programme 1- contact entre surfaces………………………………………...74 III.3.1.1 Organigramme……………………………………………………………...76 III.3.1.2 Algorithme…………………………………………………………………77 III.3.1.3 Simulation du contact………………………………………………………79 III.3.1.4 Résultats et interprétation ………………………………………………….82 III.3.2 Sous programme 2–rugosités dans un contact lubrifié…………...……………....83 III.3.2.1 Introduction……………………………………………………………….83 III.3.2.2 Procédure de calcul………………………………………………………..85 III.3.2.3Organigramme………………………….………………………………….86 III.3.2.4Algorithme…………………………………………………………….......87 III.3.2.5 Résultats et interprétation …………………………………………….......88 III.4 Conclusion………………………………………………………………………………89 Conclusion générale et perspectives………………………………………………...90 Références bibliographiques…………………………………………………………………92 Annexes1 : Procédés de fabrication et rugosité de surfaces réalisées …………………….....95 Annexes2: Représentation de la 95ieme pourcentiles pour la distribution F………………….96 Annexes3: Caractéristiques des rugosimetres sj-201et SJ-301………………………………97 Annexes4: présentation des programmes réalisés…………………………………………....98 8 Liste des figures Figure I.1 Les éléments d’un contact mécanique Figure I.2 Schéma générale de la tribologie Figure I. 3 Différents types de frottement Figure I.4 Contact dans un palier Figure I.5 Topographie correspondant à quelques modes de finition des surfaces Figure I.6 Topographie de surface Figure I.7 Représentation de la surface de référence Figure I.8 Surface spécifiée et surface associée Figure I.9 Surface réelle Figure I.10 Défauts d’ordre 1 Figure I.11 Défauts d’ordre 2 Figure I.12 Défauts d’ordre 3 Figure I.13 Défauts d’ordre 4 Figure I.14 Longueurs d’évaluation et de base Figure I.15 Ligne des moindres carrées Figure I.16 Lignes enveloppes inférieur et supérieur Figure I.17 Paramètres d’ondulation Figure I.18 Paramètres liés aux motifs Figure I.19 Paramètres liés à la longueur de base Figure I.20 Paramètres liés à la longueur d’évaluation Figure I.21 Paramètres liés à la distribution d’amplitude Figure I.22 Rugosité anisotrope Figure I.23 a) Réducteur b) Moteur c) Coussinets d) Coussinets quadrillés Figure I.24 Tournage avec outil à arête unique Figure I.25 a) Plaquette pour tournage b) dur 0util de tournage dur Figure I.26 Porte-outils spéciaux Figure I.27 Types de meules Figure I.28 Différents types de grains Figure I.29 a) Pièces réalisées par forgeage b) Pièces réalisées par estompage Figure I.30 Effet de galetage sur la surface uploads/Geographie/ mg-42.pdf

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• Publié le Fev 22, 2022
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