Ces travaux de thèse proposent une analyse tribologique de l’opération de découpage sur presse. Une meilleure connaissance des mécanismes d’usure présents sur les poinçons de découpage est nécessaire pour permettre leur reproduction en laboratoire et ainsi tester de nouveaux matériaux d’outils, pour allonger leur durée de vie et augmenter la productivité des outillages. Dans un premier temps un tribomètre de type ouvert est développé afin de recréer les mécanismes d’usure par abrasion présents sur presse. Cette configuration ouverte est choisie car lors de la découpe, l’outil vient découper une pièce sur une surface neuve en continue. Les caractéristiques innovantes de ce tribomètre sont la possibilité d’installer directement des tôles identiques à celles découpées, et les distances de frottement qui peuvent approcher cinq kilomètres sur surface neuve. Une approche énergétique de l’usure est mise en place afin de comparer les résultats obtenus avec le tribomètre et les mesures sur presse. En effet, dans un second temps, des essais réels sur presse à découper avec un outil instrumenté sont conduits. La mesure de l’usure du poinçon par réplication et par activation superficielle sont les deux techniques « in-situ » mises en place lors des essais. Différentes configurations de découpe sont testées afin d’observer leur impact sur l’effort de découpage, l’aspect du bord découpé et l’usure du poinçon. L’usure du poinçon est trop faible dans l’essai de découpage pour être mesurée, mais les taux d’énergie dissipée dans le frottement peuvent être estimés. Dans un troisième temps une comparaison des énergies dissipées dans le frottement sur le tribomètre et sur presse montre d’importants écarts. Pour les expliquer, une simulation par éléments finis de l’opération de découpe est conduite. Une prédiction de l’usure est établie afin de montrer le potentiel de la méthode d’approche énergétique. Une analyse vibratoire de l’outil montre que la phase de fissuration de la tôle induit des oscillations parfois nombreuses du poinçon qui peuvent conduire à de l’usure par fatigue. Des essais d’usure par fatigue sont réalisés et montrent que suivant les nuances, le carbure de tungstène usiné par électroérosion à fil est moins résistant à l’écaillage. / This work proposes a tribological analysis of the blanking operation. A better knowledge of the wear mechanisms present on the cutting punches is necessary to allow their reproduction in the laboratory and thus to test new tools materials, to extend their life time and increase the productivity of the process. Firstly, an open-type tribometer is developed in order to recreate the abrasive wear mechanisms present on the press. The innovative characteristics of this tribometer are the possibility of directly installing sheets identical to cutting pieces, and the friction distances can approach five kilometers on new surface. An energy approach of the wear is conducted in order to compare the results obtained with the tribometer and measurements on the press. Secondly, real tests on a cutting press with an instrumented tool are carried out. The measurement of the wear of the punch by replication and thin layer activation are the two "in-situ" techniques put in place during the tests. Differents cutting configurations are tested in order to observe their impact on the cutting force, the appearance of the cut edge and the wear of the punch. The wear of the punch is too low in the cutting test to be measured, but the rates of energy dissipated in the friction can be estimated. Thirdly, a comparison of the dissipated energies of friction on the tribometer and on the press shows significant deviations. To explain them, a finite element simulation of the cutting operation is carried out. A prediction of wear is established to show the potential of the energetic approach. A vibratory analysis of the tool shows that the phase of cracking of the sheet induces sometimes numerous oscillations of the punch which can lead to wear by fatigue.

La qualité des pièces découpées pour les industries électroniques et micromécaniques est appréciée via trois critères principaux : le niveau de bavure, l'aspect du bord découpé et la précision dimensionnelle. Or, l'étude de la qualité des pièces découpées ne peut se faire sans une compréhension de l'usure des poinçons. Ainsi, des méthodes de mesure en continu et in situ de l'usure ont été mises au point et validées, soit l'activation superficielle et la mesure par double réplique. Ainsi, il a été possible de suivre l'influence d'un certain nombre de paramètres du procédé sur l'évolution de l'usure lors du découpage. Par ailleurs, nous avons mis au point une méthode de quantification de la bavure sur la totalité du contour découpé. Il a ainsi été possible d'étudier l'évolution de la bavure au cours de la découpe. L'aspect des bords découpés a été examiné grâce à des relevés topographiques permettant le suivi de son évolution. Ainsi, une corrélation entre la cinétique d'usure des poinçons et l'apparition de la bavure a été établi. De plus, une simulation expérimentale de l'usure des poinçons a été entreprise. Un dispositif expérimental de tribométrie a été conçu et installé sur la ligne de presse, simulant les conditions de frottement d'un poinçon sur une tôle. Il a permis d'évaluer l'abrasivité des tôlesminces vis-à-vis des poinçons. Par ailleurs, une modélisation numérique de l'opération de découpage par éléments finis a été entreprise, permettant d'approcher le profil d'usure d'un poinçon de géométrie cylindrique. Et par conséquent la possibilité de prédire son évolution en fonction du nombre de pièces découpées devient accessible en fonction des paramètres du procédé

La qualité des pièces découpées pour les industries électroniques et micromécaniques est appréciée via trois critères principaux : le niveau de bavure, l’aspect du bord découpé et la précision dimensionnelle. Or, l’étude de la qualité des pièces découpées ne peut se faire sans une compréhension de l’usure des poinçons. Ainsi, des méthodes de mesure en continu et in situ de l’usure ont été mises au point et validées, soit l’activation superficielle et la mesure par double réplique. Ainsi, il a été possible de suivre l’influence d’un certain nombre de paramètres du procédé sur l’évolution de l’usure lors du découpage. Par ailleurs, nous avons mis au point une méthode de quantification de la bavure sur la totalité du contour découpé. Il a ainsi été possible d’étudier l’évolution de la bavure au cours de la découpe. L’aspect des bords découpés a été examiné grâce à des relevés topographiques permettant le suivi de son évolution. Ainsi, une corrélation entre la cinétique d’usure des poinçons et l’apparition de la bavure a été établi. De plus, une simulation expérimentale de l’usure des poinçons a été entreprise. Un dispositif expérimental de tribométrie a été conçu et installé sur la ligne de presse, simulant les conditions de frottement d’un poinçon sur une tôle. Il a permis d’évaluer l’abrasivité des tôlesminces vis-à-vis des poinçons. Par ailleurs, une modélisation numérique de l'opération de découpage par éléments finis a été entreprise, permettant d’approcher le profil d’usure d’un poinçon de géométrie cylindrique. Et par conséquent la possibilité de prédire son évolution en fonction du nombre de pièces découpées devient accessible en fonction des paramètres du procédé / The blanked parts quality for electronic and amicromechanical industry is assessed using threemain criterions: the burr amount, the appearance ofthe cut edge and dimensional accuracy. However, thestudy of the quality of the blanked pieces can not bedone without an understanding of the punches wear.Thus, methods for continuous and in-situ wearmeasurements have been developed and validated:Thin Layer Activation and measurement by doublereplica. Thus, it was possible to follow the influenceof process parameters on the wear evolution duringblanking.In addition, we have developed a method forquantifying the burr on the entire blanked contour. Itwas thus possible to study the evolution of the burrduring blanking. The appearance of the cut edges wasexamined by means of topographic survey for monitoringits evolution. Thus, a correlation between the kinetics ofpunches wear and the appearance of the burr has beenestablished. In addition, an experimental simulation ofpunches wear was undertaken. An experimentaltribometry was designed and installed on the press line,simulating the conditions of friction of a punch on onesheet. It evaluated the abrasiveness of thin sheets againstthe punches.Additionally, a numerical modelling of blanking wasundertaken to approach the wear profile of a punch ofcylindrical geometry. And therefore the ability to predictits evolution contingent on the number of blanked pieces becomes available depending on process parameters