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Annales de Chimie - Science des Matériaux

0151-9107
 

 ARTICLE VOL 29/2 - 2004  - pp.79-91  - doi:10.3166/acsm.29.2.79-91
TITRE
Integrité de surface et tenue en fatigue des pièces usinées par électroérosion

TITLE
Surface integrity and fatigue resistance of spark-machined parts

RÉSUMÉ

On présente dans cette étude le rôle de l'’intégrité de surface dans la tenue en fatigue d'’un acier à outil type EN X155CrMoV12 usiné par électroérosion. Les paramètres pris en compte dans la caractérisation de la surface finie par ce procédé sont la rugosité, les modifications structurales et chimique, l’'écrouissage superficiel, la distribution des contraintes résiduelles et l’'état des défauts. Les techniques utilisées sont respectivement la rugosimétrie tridimensionnelle, la métallographie optique et électronique à balayage, la microdureté et la diffraction des rayons X. Les résultats obtenus sont comparés à ceux des surfaces usinées par fraisage, procédé couramment utilisé pour la préparation des empreintes d’outillages. Il est établi que les surfaces finies par électroérosion sont de moins bonne qualité; elles sont le siège de transformation structurale, d’'enrichissement en carbone, de distribution de contraintes résiduelles de traction et de criques thermiques. L'’intégrité des surfaces finies par les deux procédés a été évaluée par des essais de fatigue en flexion. Le rôle des différents paramètres de surface sur la limite de fatigue a été établi. Il en ressort que l'’état des défauts et le niveau de contraintes résiduelles en surface sont les deux facteurs déterminants quant à la résistance à la fatigue. Ils sont responsables d’'une chute de 35 % de la limite d’endurance à 106 cycles de l'’état fini par électroérosion comparativement à l’'état fini par fraisage en opposition. Ce dernier est exempt de défauts et caractérisé par une distribution de contraintes résiduelles de compression favorable à la résistance à la fissuration par fatigue.



ABSTRACT

In this paper, the effects of the surface integrity on the fatigue behaviour of EN X155CrMoV12 tool steel machined by Electrical-Discharges (ED) process are reported. Surface roughness, metallurgical transformations, work hardening, surface residual stresses and thermal residual crack density were selected to characterize the surface integrity. Three points fatigue tests on notched specimens (Kt=1,6) were used to evaluate the fatigue life and the fatigue behaviour of specimens. The results of the surface integrity and fatigue behaviour characterization of ED machined specimens were compared to results obtained for milled specimens of the same steels. The milling process was selected for comparison as it is usually used as a previous machining operation before finishing by the ED. It is shown that the thermal crack density and the tensile surface residual stresses are the main factors controlling the fatigue behaviour of the ED machined specimens. A reduction of 35% in the fatigue life at 106 cycles was measured for the ED machined specimens comparatively with the milled ones. Indeed, for the milled specimens crack free surfaces with only compressive residual stresses were generated.



AUTEUR(S)
Farhat GHANEM, H. SIDHOM, Chedly BRAHAM

Reçu le 8 août 2001.    Accepté le 5 mars 2002.

LANGUE DE L'ARTICLE
Français

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