1.1 Performances des matériaux en alliage d'aluminium
Les alliages d'aluminium sont largement utilisés dans divers secteurs industriels en raison de leur vaste champ d'application. Ils présentent des différences de performances significatives par rapport aux autres métaux. La soudabilité des alliages d'aluminium doit être améliorée car le soudage laisse souvent divers types de défauts tels qu'une porosité importante et des fissures le long du cordon de soudure. Lors de leur utilisation, les alliages d'aluminium présentent un retrait important, ce qui peut entraîner des problèmes de déformation de soudure en raison de leur susceptibilité aux fissures. Par conséquent, des mesures pratiques doivent être prises pour contrôler efficacement les défauts de soudure et maximiser l'utilisation efficace des alliages d'aluminium. L'excellente plasticité, combinée à une résistance élevée et à une faible densité, nécessite de nouvelles approches dans leur utilisation pour améliorer continuellement leur efficacité.
1.2 Contraintes résiduelles lors de l'usinage
(1) Effets globaux du stress
Lors de l'usinage des composants, la découpe modifie l'équilibre des contraintes, affectant la structure interne. L'usinage des alliages d'aluminium implique l'utilisation d'outils de coupe qui provoquent une déformation dans le sens de la coupe. Cette action génère des contraintes résiduelles de traction en surface et des contraintes de compression en interne. En raison de ces effets combinés, les pièces en alliage d'aluminium connaissent souvent des problèmes de déformation.
(2) Contrainte de traction résiduelle
Lors des opérations de découpe, la résistance au frottement induit une déformation plastique, générant une chaleur considérable à la surface de l'alliage d'aluminium, provoquant une dilatation du matériau. Si la température intérieure reste inférieure, la dilatation de surface restreint le matériau intérieur, ce qui entraîne une contrainte thermique sur le métal de surface. Si cette contrainte dépasse la limite d'élasticité de l'alliage d'aluminium, elle peut entraîner une déformation plastique par compression. Après la découpe, comme la température de surface des composants en alliage d'aluminium diminue continuellement, une réduction de volume se produit, provoquant une contrainte de traction résiduelle à la surface et une certaine contrainte de traction résiduelle à l'intérieur, ce qui entraîne des problèmes de déformation des pièces.
(3) Analyse de la chaleur de coupe lors de l'usinage
Sous l'action des outils de coupe, les métaux coupés subissent à la fois une déformation élastique et plastique, principalement due à la chaleur de coupe. Le frottement entre les copeaux et la face de l'outil consomme de l'énergie, tout comme entre la pièce à usiner et la face arrière de l'outil, générant ainsi de la chaleur. Les principaux facteurs d'influence de la température de coupe comprennent : (i) Conditions de coupe : la vitesse de coupe a un impact significatif sur la température de coupe ; l'augmentation de la vitesse de coupe augmente la température de coupe. La variation de la profondeur de coupe modifie la zone de dissipation de chaleur et la chaleur générée, affectant ainsi la température de coupe. (ii) Angles de géométrie de l'outil : l'augmentation de l'angle de coupe diminue la température de coupe. Un angle de coupe accru réduit la force de coupe unitaire, diminuant ainsi la chaleur de coupe. Les angles de coupe compris entre 25 et 30 degrés n'affectent pas la température de coupe de manière significative car ils réduisent l'angle de coin et, par conséquent, le volume de dissipation de chaleur. La diminution de l'angle du tranchant principal augmente la largeur de coupe, réduisant ainsi la température de coupe. Un rayon de pointe d'outil de 0 à 0,5 mm n'influence pas la température de coupe. L'augmentation du rayon du bord de l'outil améliore la déformation plastique tout en améliorant les conditions de dissipation de la chaleur de l'outil, en équilibrant le transfert de chaleur pour éviter d'affecter la température de coupe. (iii) Usure de l'outil : L'usure de l'outil atteignant des valeurs spécifiques a un impact sur la température de coupe ; l'augmentation de la vitesse de coupe a par conséquent un impact considérable.
