Etude et optimisation du perçage orbital robotisé pour l'assemblage des structures aéronautiques

Ces travaux de thèse traitent du perçage orbital de pièces en alliage d'aluminium AA2024-T351. Ce cas d'étude est issu d'une problématique industrielle rencontrée par différents constructeurs aéronautiques qui souhaitent intégrer ce procédé dans leurs moyens de fabrication. Malgré les multiples avantages du perçage orbital par rapport au perçage axial conventionnel, il subsiste un véritable frein technologique très important : l'abaissement de la tenue en fatigue des pièces en alliage d'aluminium percées. Ceci résulte d'une non optimisation des niveaux des contraintes résiduelles au sein des alésages réalisés par ce procédé. Il n'existe à ce jour aucun moyen d'optimisation des paramètres de coupe du perçage orbital. L'objectif global de ces travaux est d'améliorer la durée de vie en fatigue des pièces percées en introduisant au cours de l'opération des contraintes résiduelles compressives et de l'écrouissage superficiel, tous deux bénéfiques pour la tenue en service des composants. Les travaux présentés se focalisent d'abord sur l'optimisation des paramètres de coupe du perçage orbital au sein de l'alliage d'aluminium AA2024-T351, optimisation menée sur la base de la minimisation des efforts et énergies spécifiques de coupe. Un traitement mécanique de surface novateur a également été introduit au sein du projet : le galetage orbital. La caractérisation de ce procédé a été réalisée au moyen de modèles Éléments Finis. Ces modèles ont permis a posteriori d'étudier l'influence des paramètres de ce procédé sur l'intégrité de surface de l'alésage, notamment sur la répartition des contraintes résiduelles. Une mise en parallèle avec les résultats expérimentaux est effectuée, afin de valider les différentes simulations numériques mises en œuvre. Une caractérisation expérimentale de l'intégrité de surface des alésages, réalisés par perçage orbital en conditions de coupe optimisées et par galetage orbital, ont démontré, non seulement, la faisabilité du procédé de galetage orbital, mais aussi le respect des exigences aéronautiques. L'étude de la tenue en fatigue d'éprouvettes en alliage d'aluminium AA2024-T351 percées ont complété cette caractérisation.