L’installation du LASER MEGAJOULES du CEA-CESTA est composée d’un grand nombre de plaques de verre de silice qui participent à la génération du flux laser de puissance. Ces plaques de verre sont obtenues par des opérations de surfaçage puis de polissage. Lors de ces étapes de fabrication des défauts en sous-surfaces apparaissent et peuvent provoquer des défauts catastrophiques lors du passage du flux laser.

Les travaux de recherche engagés ont porté sur l’étude et l’optimisation de l'usinage de la silice et principalement l’opération de surfaçage. Une première étape a été nécessaire pour mettre en place de moyen lourds et développer des dispositifs expérimentaux adaptés. Le dispositif expérimental ainsi constitué est composé d'une rectifieuse Optotech SMP500 à commande numérique instrumentée et d'un dynamomètre à 6 composantes.

Une démarche expérimentale a montré que les indicateurs habituellement utilisés pour caractériser les profondeurs de SSD (rugosité Rt) sont fortement liés aux conditions opératoires (machine, meule, condition de coupe). Une majeure partie du travail a consisté à déterminer des indicateurs fiables et robustes, permettant d'évaluer la profondeur et la densité de SSD. Pour cela des analyses théorique et expérimentale des paramètres d'Abbott-Firestone ont été réalisées.

Ensuite, le travail a consisté à optimiser les paramètres opératoires (vitesse de coupe, d’avance, meule, …) pour minimiser les SSD générés lors du surfaçage. Une corrélation forte existe entre les SSD et le signal d’effort normalisé par la concentration en nombre de grains abrasifs dans le liant. Il apparaît que les efforts au niveau des grains participant directement à la coupe pilotent directement la profondeur des SSD.

Une modélisation de l’opération de surfaçage du verre de silice par la méthode des éléments discrets a été initiée. Cette modalisation basée sur les campagnes expérimentales et la caractérisation des meules permet d’obtenir des simulations réalistes et prometteuses. Avec ces simulations, il est possible de comprendre les mécanismes locaux de formations des SSD.

 

Partenariats et soutiens : Région Aquitaine, CEA CESTA, SAGEM, ICMCB