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Résumé thèse Frédéric Deschaux-Beaume

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Utilisation d'outils céramiques en matriçage isotherme : modélisation de l'endommagement et de la rupture d'une céramique à base de nitrure de silicium

Frédéric DESCHAUX-BEAUME - 22 janvier 1998.

Ce travail est une contribution à la réflexion engagée sur la possibilité de remplacer les outils de matriçage isotherme métalliques par des outils céramiques.

Un composite Si3N4-TiN a été choisi. Les principales difficultés qu'implique une telle innovation ont d'abord été identifiées : la nécessité d'assembler plusieurs pièces céramiques pour fabriquer un outil, la faible usinabilité du matériau, le choix d'un lubrifiant adapté, la fragilité des céramiques, et enfin l'endommagement subi en cours d'utilisation.

Les deux derniers points, jugés primordiaux, ont été étudiés de manière plus approfondie. L'étude de l'influence des facteurs environnementaux auxquels les outils sont soumis pendant les opérations de matriçage a révélé que l'oxydation et les cycles mécaniques avaient un effet endommageant. Une étude plus approfondie de l'oxydation a été menée. Une modélisation du processus a été proposée, à partir des données bibliographiques, puis validée à l'aide d'une étude expérimentale de l'oxydation du matériau. L'influence de la durée d'oxydation sur la résistance à rupture a également été étudiée.

Enfin a été abordé le problème du calcul du risque de rupture des outils. Un programme, basé sur les modèles de rupture fragile, a été développé et couplé à un logiciel de calcul par éléments finis. La méthode d'utilisation du programme proposée nécessite de connaître les caractéristiques mécaniques du matériau d'outillage et du matériau mis en forme, qui ont été déterminées à 1150°C. Une validation a ensuite été réalisée, en comparant les résultats du calcul du risque de rupture avec ceux d'un essai de rupture simulant une opération de matriçage isotherme d'un lopin en astroloy à 1150°C.