Thèse Année : 2025

Impact of tool wear mechanisms on the thermomechanical damage of Ti6Al4V/CFRP stacks

Impact des mécanismes d’usure des forets sur l’endommagement thermomécanique des empilages Ti6Al4V/CFRP

Résumé

This thesis aims to improve the understanding of tool wear during the drilling of Ti6Al4V/CFRP stacks by analyzing its impact on thermomechanical loads and the defects generated in the machined assembly. The study highlights the effect of abrasive wear, caused by CFRP, on the tool’s micro-geometry, while considering operating parameters and cutting angles. It also examines how mechanical forces and additional heat fluxes evolve as wear progresses. Furthermore, it explores the formation of defects, such as burrs in Ti6Al4V and delamination in CFRP, by linking them to the thermomechanical forces measured at the drill exit. Finally, supercritical CO2 (scCO2) assistance is investigated as a promising solution to better control the thermal conditions during drilling and reduce these defects. These findings contribute to optimizing the drilling process and improving the quality of the stacks, with potential applications in aerospace.

Cette thèse permet d’approfondir la compréhension des mécanismes d’usure des forets lors du perçage des empilages Ti6Al4V/CFRP, en analysant leur impact sur les chargements thermomécaniques et, par conséquent, sur les défauts générés dans l’assemblage usiné. L’étude met en évidence l’effet de l’usure abrasive, causée par le CFRP, sur la micro-géométrie de l’outil, tout en prenant en compte les paramètres opératoires et les angles de coupe. Elle s’intéresse ensuite à l’évolution des efforts mécaniques et des flux thermiques additionnels dues à l’usure. Ces travaux explorent également la formation de défauts, tels que la bavure dans le Ti6Al4V et le délaminage dans le CFRP, en les reliant aux efforts thermomécaniques mesurés en sortie de perçage. Enfin, l’assistance par CO2 supercritique (scCO2) est étudiée comme une solution prometteuse pour améliorer le régime thermique lors du perçage, afin de réduire ces défauts. Ces avancées ouvrent la voie à l’optimisation de l’opération de perçage et à l’amélioration de la qualité des empilages, avec des applications potentielles dans des secteurs tels que l’aéronautique.

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tel-05169283 , version 1 (18-07-2025)

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  • HAL Id : tel-05169283 , version 1

Citer

Rayen Hanna. Impact des mécanismes d’usure des forets sur l’endommagement thermomécanique des empilages Ti6Al4V/CFRP. Génie mécanique [physics.class-ph]. École Nationale Supérieure des Arts et Métiers, 2025. Français. ⟨NNT : 2025ENAME032⟩. ⟨tel-05169283⟩
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