Perçage des multi-matériaux de type carbone/époxy et d'alliage d'aluminium

L’association par empilement de matériaux comme l’aluminium et le composite matrice époxy/fibres de carbone pose de nombreux problèmes en matière de perçage dus à la différence de leur usinabilité. De fait, on ne peut simplement juxtaposer les études réalisées sur chaque matériau constitutif pour réaliser un compromis acceptable. Il s’agit ici de rappeler brièvement et en préambule les résultats obtenus sur les deux familles constitutives dont les traits majeurs sont pour l’une, l’anisotropie et l’hétérogénéité et pour l’autre, l’isotropie et l’homogénéité.

Dans cet article, est présenté tout d'abord un synopsis de l'état de l'art sur les problématiques associés au perçage conventionnel des matériaux composites, de l'aluminium et des multi-matériaux. Par la suite, les résultats d’une campagne d’essais de perçage à sec d’un multi-matériau de type CFRP/Al permettant d’assurer un usinage avec des copeaux discontinus tout en garantissant un état de surface acceptable sont détaillés. Nous nous sommes intéressés dans un premier temps à l’étude de l’usinabilité d’un multi-matériau de type CFRP/Al en utilisant les outils disponibles sur le marché et sur le conseil de fournisseurs d’outils. Les objectifs étaient d’évaluer :

– l’influence des paramètres de coupe (vitesse de rotation et vitesse d’avance de l’outil) sur les efforts de coupe générés ainsi que sur la qualité d’usinage ;

– l’influence du nombre de trous percés sur l’évolution des efforts de poussée et de la rugosité dans le composite et dans l’aluminium ;

– l’intérêt d’utiliser des outils et des revêtements disponibles sur le marché lors du perçage des multi-matériaux de type CFRP/Al ;

– l’apport d’un nouveau revêtement de type nano-composite.

Dans un second temps, on s’est attaché au développement d’une nouvelle géométrie d’outils de coupe, dans le but d’assurer un perçage de composite de type CFRP/Al avec des copeaux métalliques discontinus, tout en garantissant une rugosité moyenne faible dans le composite ( $Ra\le 3\text{μm}$ ) et dans l’aluminium ( $Ra\le 1\text{μm}$ ).