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Abstrait

Étude expérimentale de matériaux métalliques poreux dans un processus de microfraisage à haute vitesse

Zhiqiang Liu

Les aciers inoxydables poreux, qui se sont récemment étendus au domaine microscopique, ont été largement utilisés pour les matériaux biomédicaux car ils présentent un bon rapport résistance/poids et une résistance supérieure à la corrosion. La plupart des composants fabriqués à partir de matériaux poreux nécessitent encore un usinage secondaire bien qu'ils soient produits dans des formes proches du résultat final. Cependant, leur usinabilité est médiocre. Une force de coupe élevée, une température de coupe élevée, une mauvaise intégrité de la surface et une usure sévère des outils sont rencontrées dans le processus d'usinage des matériaux poreux difficiles à couper. Cet article se concentre sur les performances de micro-coupe et les effets des paramètres de coupe dans le micro-fraisage de matériaux poreux en acier inoxydable, y compris les modèles et mécanismes d'usure des outils, les effets de l'usure des outils et des paramètres de coupe sur la topographie de la surface, la force de coupe et la température de coupe. Des expériences comparatives ont été réalisées pour étudier les bavures de surface et les performances de coupe des matériaux poreux dans le processus de micro-fraisage. Les effets des paramètres d'usinage sur les aciers inoxydables poreux en microfraisage sont étudiés. De plus, une relation préliminaire entre les paramètres de coupe, la force de microfraisage et la température de fraisage est également établie. Les patrons d'usure des outils et les mécanismes ont été observés. Sur la base de ces résultats, cet article conclut que l'usure des outils influence la morphologie de surface de la pièce usinée et les effets de la porosité structurelle sur le processus de coupe lors du micro-usinage de matériaux poreux. Les matériaux métalliques poreux ont été largement utilisés dans l'aérospatiale, le génie mécanique, le génie chimique, le génie de la protection de l'environnement et le génie biomédical avec le développement de nouveaux matériaux. Les propriétés mécaniques des matériaux métalliques poreux sont influencées par les caractéristiques de la microstructure. Les matériaux poreux peuvent contrôler correctement le diamètre, la direction et la distribution des pores grâce à leur amélioration et leur percée dans la technologie de fabrication. Cependant, la structure interne des matériaux poreux est beaucoup plus complexe que cela pour répondre aux exigences en termes de taille de pores, de niveau de porosité et de composants du matériau. Toute la connexion avec l'environnement extérieur peut être divisée en trois types : trou ouvert, trou semi-ouvert et trou fermé. Cependant, l'ensemble de la connexion nécessite d'être simplifié ou de prendre des traitements équivalents dans de nombreux cas de recherche en raison de la diversité et de la complexité des matériaux métalliques poreux. La microstructure complexe et irrégulière peut être simplifiée en une microstructure régulière et

modèle uniforme pour l’analyse utilisant le principe d’homogénéisation. Les formes transversales des trous comprennent des formes de triangle, de carré, d'hexagone, de cercle et d'ellipse. La microstructure de surface des matériaux poreux en acier inoxydable. La microstructure interne des matériaux poreux, notamment la forme des pores, le diamètre des pores et la règle de distribution, affecte directement les caractéristiques mécaniques et l'usinabilité. Plusieurs études ont été menées sur les mécanismes d'usinage de la microstructure des matériaux poreux. La microstructure complexe des matériaux a une grande influence sur la qualité de l'usinage et l'intégrité de la surface. Lors du macro-usinage de matériaux poreux, l'usure des couteaux a été étudiée par Artamonov et Kononenko ont constaté que l'effet de la porosité structurelle sur les forces de coupe subies lors du micro-usinage est significatif. Popov s'est concentré sur la recherche de la relation entre les performances du microfraisage et les effets de la microstructure des matériaux. De plus, l'usinage non conventionnel de matériaux poreux a été étudié pour surmonter les difficultés du processus d'usinage conventionnel. Le titane, les alliages ferreux et la céramique sont utilisés comme matériaux poreux prédominants dans l'ingénierie osseuse et ont fait l'objet d'une attention considérable de la part des chercheurs. Jasperson et al.13 ont comparé les micro-ailettes et le micro-usinage en tenant compte des performances thermohydrauliques et de la fabricabilité. Shen et Brinson14 ont étudié la modélisation par éléments finis du titane poreux. La modélisation de l'usinage au niveau de la microstructure des alliages ferreux a été étudiée par Chuzhoy.15 Abolghasemi Fakhri et al. a utilisé une méthodologie basée sur l'image pour établir des corrélations entre la porosité et la force de coupe dans le micro-fraisage de mousses de titane poreuses. Sharma et coll. a présenté un travail expérimental sur le processus d'usinage par électroérosion par fil qui identifie l'influence des paramètres de processus qui affectent la vitesse de coupe, le décalage dimensionnel et la rugosité de surface lors de l'usinage d'un alliage poreux de nickel -titane (Ni40Ti60). L'acier inoxydable poreux est également largement utilisé dans les applications biomédicales en raison de ses excellentes performances en termes de résistance et de résistance au fluage.18–20 Les super propriétés mécaniques sont considérées comme une arme à double tranchant car les aciers inoxydables poreux ont une mauvaise usinabilité. Dewidar et Khalil20 ont étudié la transformation et les propriétés mécaniques des aciers inoxydables poreux 316L pour des applications biomédicales. Cependant, l'usinabilité et le processus d'usinage du matériau poreux en acier inoxydable n'ont pas été entièrement étudiés, en particulier dans le processus de micro-découpe.