Résumé :

L'industrie cherche à produire un nombre de pièces demandées d'une qualité donnée, dans un certain laps de temps et à un certain coût qui en découle. Pour atteindre ces objectifs, il est indispensable de contrôler une multitude de facteurs. Parmi ceux-ci, on a notamment les paramètres de coupe, le coût et les temps de changement des outils, l'utilisation des machines outils, les dépenses liées à la manipulation des pièces à usiner et les coûts des matières brutes et du personnel. L’industrie manufacturière a permis d'affiner au maximum l’approche de la fabrication de produits identiques avec des pièces interchangeables, en établissant des lignes de transferts et d'autres méthodes dans le but de produire des centaines de milliers ou millions d'exemplaires de la même pièce pendant des années. Le nombre de facteurs influents sur la productivité et les coûts de fabrication s'est largement multiplié. Déterminer le nombre de facteurs impliqués et leurs relations les uns avec les autres est, en soi, un défi majeur. La complexité exige une approche systématique de la mesure, du contrôle et de la gestion des processus de fabrication.

Les relations des facteurs dans un système d'usinage ne fonctionnent pas par paires. En changeant les conditions de coupe, les matières à usiner où les volumes produits, nous influerons sur de nombreux aspects de l’usinage. Le défi productif dans une industrie manufacturière, c'est d'avoir conscience de ces relations et d'élaborer des stratégies pour travailler avec elles de façon systématique. L'industrie manufacturière en général est créatrice en matière de recherche et d'innovation, pour répondre aux exigences toujours plus serrées et au besoin d'améliorer les performances techniques et d’augmenter leur efficacité en matière d'environnement et de sécurité au travail. De ce fait, nous proposent dans cette thèse une modélisation et une évaluation de phénomène de génération des poussiers d’usinage.

L’objectif principal est d’adopter un modèle prédictif thermomécanique à la génération des poussiers durant l’usinage des matériaux métalliques. Ce modèle sera appliqué aux procédés d’usinage afin d’optimiser les paramètres de coupe et au même temps de minimiser la quantité générée des poussières. La solution à ce problème, c'est de reconnaître les réalités des nombreux facteurs influents dans la génération de poussières et de mettre en évidence et éliminer les sources afin que les opérations de fabrication puissent atteindre un retour sur investissement maximal. L'évaluation de la génération de poussières sera en fonction des conditions d'usinage à travers la prédiction de la température de coupe, de la force de coupe et en éliminent le fluide de coupe. Les résultats attendus dans ce domaine sont la protection des travailleurs par le contrôle et la réduction de poussier d’usinage à la source et de déterminer les conditions de sécurité et de rentabilité d’usinage.

Un modèle théorique est proposé pour étudier la corrélation entre les mécanismes de coupe, la déformation plastique et la génération de poussières. Les prédictions du modèle ont été comparées aux données expérimentales et la précision du résultat obtenu est bien étudiée en raison de la simplification utilisée dans le modèle proposé. L'étude expérimentale a montré que la génération de poussières est étroitement liée aux mécanismes de formation des copeaux et elle peut être quantifiée par la température de coupe lors de l'usinage (effet thermomécanique). Le modèle était capable de prédire les données avec une corrélation supérieure à 94,5% pour la coupe orthogonale. Les effets des conditions de coupe sur l'augmentation de la température en coupe orthogonale ont été aussi étudiés. Les résultats de cette étude mettent en évidence la prédominance de la vitesse de coupe, du rayon de bec de l'outil, de l'angle de coupe et l'interaction entre la vitesse de coupe et l’angle de coupe qui expliquent plus de 84,66 % de la variation de température de coupe. La variation de température de coupe est due à la variation de la contrainte de cisaillement et de friction à l'interface outil/copeau. L'augmentation de la température de coupe contrôle et réduit considérablement la génération de poussières lors de l'usinage à sec. Les résultats obtenus

indiquent aussi que la génération de poussières dépend des conditions de traitement thermique du matériau de la pièce. L'approche proposée peut être utilisée dans l'optimisation des conditions de coupe afin de contrôler la génération de poussières lors de l'usinage à sec. La stratégie efficace pour limiter les émissions de poussières à la source est d'éviter la zone de température critique ou d’ajouter une source de chauffage supplémentaire. En plus du

caractère technique de la problématique étudiée dans ce travail, ce dernier peut être utile pour d'autre domaines comme la santé et l'environnement. Aussi, l'intérêt industriel de ce modèle mathématique est considérable car il permet de déterminer les conditions de coupe optimales et donne des informations précieuses sur le processus de coupe.

Mots-Clés : Modèle Johnson-Cook Et Oxley, Usinage à Sec, Température de Coupe,

Génération de Poussière, Qualité de L'air, RSM, Vieillissement Artificiel.

Invitation pour toute personne intéressée à assister à cette soutenance de thèse