SAM

Test d’usure d’outils modifiés ou non lors du déroulage de MDF

AKNOUCHE, Hamid — Fri, 01 Jan 2010 00:00:00 GMT

Test d’usure d’outils modifiés ou non lors du déroulage de MDF AKNOUCHE, Hamid; BENLATRECHE, Yacine; ROUSSELOT, Christophe; PILLOUD, David; ZERIZER, Abdellatif; MARCHAL, Rémy; NOUVEAU, Corinne Des revêtements à base de nitrure de chrome réalisés par pulvérisation triode ont été testés en déroulage et défonçage du bois. L’efficacité des revêtements triode a été montrée en usinage de MDF (Medium Density Fiberboard), donc dans des conditions sévères de coupe, ainsi qu’en défonçage d’OSB (Oriented Strand Board) où un revêtement CrN de 1μm d’épaisseur permet d’usiner 9 fois plus qu’un outil non revêtu [1]. Le but de cette étude est d’examiner comment on peut améliorer la tenue à l’usure des outils de coupe dans l’opération de déroulage du MDF, en traitant la partie active de l’outil. Les modifications des surfaces actives des couteaux consistent à appliquer des films durs (CrAlN, CrSiN), qui ont déjà donné des résultats prometteurs dans l’opération de défonçage du MDF [2], l’un des facteurs limitant dont il faut nous affranchir est l’adhérence des couches déposées sur les outils de coupe. C’est pourquoi nous avons testé des traitements duplex (nitruration ionique+dépôt magnétron). Ces revêtements ont également été testés en simulant les chocs que peuvent générer les noeuds dans un billon. Les revêtements de CrAlN ont été réalisés par PVD sur un bâti dual magnétron RF alors que les couches de CrSiN ont été obtenues par l’institut FEMTO/ST de Besançon dans le cadre d’un projet de recherche. La nitruration ionique a été réalisée dans un four de traitement thermochimique BMI. Le processus d’usinage a été effectué sur une microdérouleuse instrumentée, le matériau utilisé étant du MDF (Medium Density Fiberboard).

Etude des propriétés microstructurales, mécaniques, thermiques et de la porosité des couches minces de CrAlN déposées par PVD sous différents pourcentages d’aluminium

TLILI, Brahim — Tue, 01 Jan 2008 00:00:00 GMT

Etude des propriétés microstructurales, mécaniques, thermiques et de la porosité des couches minces de CrAlN déposées par PVD sous différents pourcentages d’aluminium TLILI, Brahim; BENLATRECHE, Yacine; GHRIB, Taher; NOUVEAU, Corinne Several experimental investigations have led to the development of CrAlN (Chrome Aluminum Nitride) hard coatings by varying the aluminum target bias voltage, in preference to the traditional CrN coating. The present work enabled characterisation by physical and mechanical techniques (XRD, AFM, MEB, nano-indentation, Young’s modulus, thermal propriety, Stress, porosity, etc.). Moreover, in order to find improved the adhesion of the different deposition condition of the coatings. The results obtained in this work demonstrate that variation in proportion to aluminum alter the resulting columnar morphology and porosity of the coatings. The thermal properties and the physical property are greatly affected by these morphological alterations. The comparison between the different coating microstructures of CrAlN coatings (columnar and fine-grained) reveals advantages for the fine-grained structure. The results are better wear protection and less profile deviation. Correlation between aluminum proportions in CrAlN coatings and his thermal properties revealed that the conductivity and the diffusivity are influenced primarily by size and shape distribution of the pores and secondarily by decrease of the stitch parameter dimension.

Structural, mechanical and tribological properties of AlxCr1-xN coatings

BENLATRECHE, Yacine — Tue, 01 Jan 2008 00:00:00 GMT

Structural, mechanical and tribological properties of AlxCr1-xN coatings BENLATRECHE, Yacine; AKNOUCHE, Hamid; MARCHAL, Rémy; NOUVEAU, Corinne The aim of this study was to check the influence of Al content into CrN films on their properties. CrAlN films were deposited by reactive magnetron sputtering using chromium and aluminum pure targets. The atomic content of aluminum in CrAlN films was varied from 0 to 51 at. %. It was found that the addition of Al improved the stoichiometry and the structural properties of the films. Indeed, CrAlN morphology was changed from amorphous to columnar structure. The CrAlN films present compressive residual stresses from -1.1 to -3.58 GPa. The maximum value of stress was obtained at 30 at.% of aluminum content in the films. The coatings showed a high hardness and Young's modulus, which varied between 15-36 GPA and 331-520 GPa respectively. The friction coefficient of the CrAlN films varied from 0.55 to 0.7. All the CrAlN films showed a high friction and a high wear resistance as we observed parts of the pin-on-disk ball on their surface. Congrès French-Polish Seminar on Reactivity of Solids No15, Dijon , FRANCE (30/06/2008)

Etude de la stabilité thermique et de l’influence de l’épaisseur sur les contraintes de couches de Cr et CrN obtenues par pulvérisation cathodique,

BENLATRECHE, Yacine — Sun, 01 Jan 2006 00:00:00 GMT

Etude de la stabilité thermique et de l’influence de l’épaisseur sur les contraintes de couches de Cr et CrN obtenues par pulvérisation cathodique, BENLATRECHE, Yacine; CHEKOUR, Lounis; LABIDI, Chafik; NOUVEAU, Corinne Cette étude porte sur des dépôts de couches minces dures de chrome et de nitrures de chrome élaborées par PVD et leur caractérisation. Des films de chrome ont été préparés par pulvérisation cathodique RF. L’influence de l’épaisseur des films, de la puissance appliquée à la cible sur les contraintes résiduelles a été étudiée. L’analyse des contraintes résiduelles par le dispositif des Anneaux de Newton, pour différentes épaisseurs, montre l’existence d’un pic de contraintes entre 170 et 200 nm et ce pour une puissance de l’ordre de 200 W ce qui vérifie d’une part les résultats obtenus lors de précédentes études sur BN, AlN ou ZrBN et d’autre part, le modèle de croissance proposé par Nouveau [1]. En effet des analyses en DRX ont été faites afin de vérifier si un changement de structure avait lieu ou pas en fonction de l’épaisseur des couches. Nous nous sommes ensuite intéressés à la stabilité thermique des couches de CrN. Le suivi de recuits sous azote effectués à différentes températures sur des échantillons revêtus de nitrure de chrome par diffraction X montre que la stabilité thermique de ces films est assurée jusqu’à 800°C. Actes sur CD-Rom pas de version papier

Usinabilité et effet de la densité sur le profil de l’usure des outils de coupe de WC lors de fraisage de panneaux de MDF

BENLATRECHE, Yacine — Fri, 01 Jan 2010 00:00:00 GMT

Usinabilité et effet de la densité sur le profil de l’usure des outils de coupe de WC lors de fraisage de panneaux de MDF BENLATRECHE, Yacine; MARCHAL, Rémy; NOUVEAU, Corinne Lors de l’usinage de MDF (Medium Density Fiberboard), de nombreuses interactions se produisent à l’interface outil/pièce induisant des frottements, des déformations élastiques et plastiques, des réactions chimiques ainsi que l’augmentation de la température de l’outil de coupe, ce qui provoque l’usure de l’arête et par conséquent la dégradation de la qualité du bois usiné. Il existe trois types de MDF de différentes épaisseurs et classés selon leur domaine d’utilisation. Nous nous sommes intéressés à l’usinabilité de trois types de MDF (Standard (E), Hydrofuge (H) et Ignifugé (M)) ainsi qu’à l’effet de paramètres, tels que l’épaisseur et la densité du panneau, sur le profil de l’usure des outils de WC utilisés lors du fraisage de MDF. Les résultats obtenus ont montré que l’usure des outils n’est pas constante le long de l’épaisseur du panneau et qu’elle est en relation avec la densité. Par ailleurs, le MDF Ignifugé M est beaucoup plus abrasif que les deux autres types de MDF. Actes publiés sur un DVD-Rom, pas de version papier

Physical and Mechanical Properties of CrAlN and CrSiN Ternary Systems for Wood Machining Applications

BENLATRECHE, Yacine — Thu, 01 Jan 2009 00:00:00 GMT

Physical and Mechanical Properties of CrAlN and CrSiN Ternary Systems for Wood Machining Applications BENLATRECHE, Yacine; AKNOUCHE, Hamid; IMHOFF, Luc; MARTIN, Nicolas; GAVOILLE, Joseph; ROUSSELOT, Christophe; RAUCH, Jean-Yves; PILLOUD, David; NOUVEAU, Corinne Nowadays, almost all the cutting tools in metal machining are protected with a surface treatment. Nevertheless, this is not the case in woodmachining where no tools are protected, except by thermal treatments, and so they present a previous wear because of the use of steel or carbide materials in milling, sawing, routing, etc. During these processes, the tools are particularly exposed to abrasive and shock wear. To enhance their wear resistance, one solution is to protect them with hard coatings. The present study deals with the development of ternary systems (CrAlN and CrSiN) obtained by two PVD different magnetron sputtering systems [‘A’ (laboratory where CrAlN layers have been obtained) and ‘B’ (laboratory where CrSiN layers have been obtained) in the following text] on carbide WC–Co tools used in second transformation of wood to be compared to the binary CrN one. CrAlN and CrSiN films were deposited with different Al and Si contents, respectively, in order to check the effect of the additive element (Al or Si) on the different properties of the Cr–N system. The different coatings were characterized by SEM and EDS for thickness measurements, morphology and composition analyses, respectively, by nanoindentation for hardness and Young’s modulus measurements and by pin-on-disc to determine their friction coefficient. Routing of medium density fibreboard (MDF) was realized employing untreated or modified carbide WC–Co tools in order to compare their wear resistance. We observed that the Al and the Si addition improved the hardness and the Young’s modulus of the Cr–N system (‘A’: 29 and 410 GPa, respectively, ‘B’: 18 and 280 GPa, respectively). Indeed, the hardness values are 15–36GPa for CrAlN and 15–24 GPa for CrSiN coatings. Besides, the Young’s modulus values are 331–520GPa for CrAlN and 260–320 GPa for CrSiN coatings. The friction coefficient of the CrAlN layers varied between 0.6 and 0.7 and it increased slightly with the Al content. For the CrSiN coatings, the friction coefficient was lower and about 0.4. In both cases, the CrN layers ‘A’ and ‘B’ presented similar friction coefficient than CrAlN and CrSiN, respectively. During the routing of MDF, the CrN ‘A’ coating has a similar wear behaviour than the optimized CrAlN one (5 at.% of Al) while the optimized CrSiN coating (1.2 at.% of Si) showed a better behaviour against wear than the CrN ‘B’ one. The wear resistance of CrAlN- and CrSiN-coated carbide tools ecreased when the Al and Si contents increased.

Hardness and scratch response of PVD multilayer coatings

TLILI, Brahim — Thu, 01 Jan 2009 00:00:00 GMT

Hardness and scratch response of PVD multilayer coatings TLILI, Brahim; BENLATRECHE, Yacine; MUSTAPHA, Nasri; LAMBERTIN, Michel; NOUVEAU, Corinne In the present investigation, novel Cr/CrN, CrN/CrAlN and Cr/CrN/CrAlN multilayered coatings thin films have been developed by dual RF magnetron sputtering. They consist of superposing Cr, CrN and CrAlN layers of 50–500nm thick, up to a total thickness of 0.45–1μm. These coatings were grown on AISI4140 steel samples. The mechanical properties of these coatings were studied by scratch-tests and nano-indentation measurements. The hardness of the films reaches 15.8 GPa for a Cr/CrN multilayered coating sputtered at a bias voltage of -900V. High peak load tests were used to estimate the film adhesion on steel substrates; critical loads (Lc2) of 11N showed weak adhesion properties of the film. Moreover, an inventory of the major scratch-tests failure modes was established, which were classified into plastic deformation and different forms of cracking, spallation and coating perforation events. No evidence of interfacial failure(s) of the sub-layers was observed after the adhesion and nanoindentation tests.

Experimental investigation of the mechanical micro structural and thermal properties of thin CrAIN layers deposited by PVD technique for various aluminum percentages

GHRIB, Taher — Thu, 01 Jan 2009 00:00:00 GMT

Experimental investigation of the mechanical micro structural and thermal properties of thin CrAIN layers deposited by PVD technique for various aluminum percentages GHRIB, Taher; TLILI, Brahim; BENLATRECHE, Yacine; LAMBERTIN, Michel; YACOUBI, Noureddine; ENNASRI, M.; NOUVEAU, Corinne The thin film of chromium nitride and their derivatives obtained by the filing process physical vapor deposition attract more and more attention from industry given their high resistance to wear. This quality of these coatings may be linked to their good mechanical and tribological properties. Several experimental investigations have led to the development of CrAlN (Chronium Aluminum Nitride) hard coatings by varying the aluminum target bias voltage, in preference to the traditional CrN coating. The present work is based on the investigation of physical and mechanical properties of CrAlN coating deposited on a silicon substrate and the effect of the aluminum proportion on their variation. The results demonstrate that variation in aluminum proportion alters the resulting columnar morphology, porosity and the thermal properties. The correlation between aluminum proportions in CrAlN coatings and his thermal properties revealed that the conductivity and the diffusivity are influenced primarily by size and shape distribution of the pores and secondarily by decrease of the stitch parameter dimension.

Analyse morphologique de films CrN. Corrélation entre contrainte résiduelle et résistivité de films de chrome

MAMMERI, F.-Z. — Tue, 01 Jan 2008 00:00:00 GMT

Analyse morphologique de films CrN. Corrélation entre contrainte résiduelle et résistivité de films de chrome MAMMERI, F.-Z.; BENLATRECHE, Yacine; BERKANE, H.; CHEKOUR, Lounis; ROUAG, Nadjet; NOUVEAU, Corinne Les films minces de nitrure de chrome ont sensiblement attiré l'attention, ces dernières années. Attrait du à leurs excellentes propriétés physiques, chimiques et mécaniques. Une partie de cette étude a porté sur la caractérisation morphologique de couches minces dures de nitrure de chrome (Cr-N), élaborées par PVD sur substrats de silicium (100) par pulvérisation magnétron. Nous avons considéré l'influence de la température de recuit sur l'adhérence et la stabilité thermique de ces films. Nous avons procédé à des caractérisations en microscopie électronique à balayage (MEB) équipé en microanalyse X (EDX).Des recuits d'une heure, entre 600°C et 1000°C sous azote N2, effectués sur des revêtements CrN,de différentes épaisseurs entre 0.5 et 1µm, ont montré la stabilité thermique de ces revêtements aux basses températures. Les résultats obtenus en MEB et EDX sont comparés aux résultats en DRX. Cette étude porte aussi sur des dépôts de couches de chrome élaborés par pulvérisation RF cathodique (PVD). L'analyse des contraintes résiduelles par le dispositif des anneaux de Newton, pour différentes épaisseurs, montre l'existence d'un pic de contraintes entre 170 et 200 nm. La méthode des quatre pointes a été utilisée pour déterminer la résistivité des couches de chrome. La résistivité décroît fortement pour les petites épaisseurs (< 100nm), pour ensuite se stabiliser à une valeur moyenne de 30µ.Ohm.cm. Une corrélation entre l'évolution des contraintes et de la résistivité nous a permis de faire un essai d'interprétation sur la croissance des films.

Applications of CrAlN ternary system in wood machining of Medium Density Fibreboard (MDF)

BENLATRECHE, Yacine — Thu, 01 Jan 2009 00:00:00 GMT

Applications of CrAlN ternary system in wood machining of Medium Density Fibreboard (MDF) BENLATRECHE, Yacine; MARCHAL, Rémy; FERREIRA-MARTIN, Jean-Pierre; AKNOUCHE, Hamid; NOUVEAU, Corinne Nowadays, medium density fibreboard (MDF) composite wood is more and more used in the furniture industry to replace bulk wood such as oak, beech, etc. Indeed, this material presents good mechanical properties, is easy to machine, homogeneous, exists in different dimensions (thickness, etc.), is cheaper than bulk wood and finally can be covered by an adhesive decorative coat. Nevertheless, even if this material is homogeneous, it is abrasive enough to tend to the breakdown of the conventional carbide tools employed during its routing process. That is why it is necessary to improve the wear resistance of these tools. One solution is to protect them with a hard coating. The present study deals with the development of ternary CrAlN hard layers obtained by PVD method on carbide tools employed in second transformation of wood. CrAlN coatings have been optimized and then applied on carbide tools in routing of three types of MDF: standard, waterproof and fireproof. The aim of these wood machining tests was first to define the ability to be machined of the three kinds of MDF and second to compare the effectiveness of CrAlN coatings during the routing tests of these materials.