Chapitre 8 proc d s non conventionnels
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Chapitre 8 : Procédés non conventionnels. Plan du chapitre : Procédés de découpe Découpe au laser Découpe au jet d’eau Découpe au jet plasma Procédés d’érosion Electroérosion Usinage chimique. Exemples de pièces. (a). (b).

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Chapitre 8 : Procédés non conventionnels

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Presentation Transcript


Chapitre 8 proc d s non conventionnels

Chapitre 8 : Procédés non conventionnels

Plan du chapitre :

Procédés de découpe

Découpe au laser

Découpe au jet d’eau

Découpe au jet plasma

Procédés d’érosion

Electroérosion

Usinage chimique


Chapitre 8 proc d s non conventionnels

Exemples de pièces

(a)

(b)

Exemples de pièces réalisées par des procédés non conventionnels. Ces pièces sont ainsi réalisées car il serait soit difficile de les mettre en forme, soit cela ne se justifierait pas sur le plan économique.

(a) Feuille coupée au rayon laser.

(b) Roue dentée microscopique dont le diamètre est de l’ordre de 100 µ.


Chapitre 8 proc d s non conventionnels

Procédés de découpe

Choix du procédé selon :

  • Nature du matériau

  • Epaisseur

  • Qualité de la découpe

  • Coût de production

  • Quantité à produire

  • Outillage spécifique


Proc d s de d coupe d coupe au laser 1

Procédés de découpeDécoupe au laser (1)

(d) Métal

(a) Illustration du processus de découpe au laser.

(b) et (c) Exemples de trous produit dans des pièces non-métalliques.

(d) Découpe d’un tube métallique.


Proc d s de d coupe d coupe au laser 11

Faisceau :

-Puissance ou intensité

-Longueur d’onde

-Durée d’impulsion

- du faisceau

Lentille :

-Focale f

-Matière

-Profondeur du foyer

- de la tâche focale

Buse :

- de sortie

-Forme du canal

-Distance pièce/buse

Gaz d’assistance :

-Nature

-Pression

-Débit

Matériau :

-Réflectivité

-Etat de surface

-Diffusivité thermique

-Masse volumique

-Chaleur spécifique

-Température de fusion

-Température de vaporisation

-Vitesse de déplacement

Procédés de découpeDécoupe au laser (1)

  • Découpe thermique

  • Gaz d’assistance (CO2)

  • Laser à haute densité d’énergiele plus souvent YAG (Yttrium Aluminium Garnet)

  • Puissance : 2 à 15 kW

  • Précision : 1/10e mm

  • Vdécoupe max : 40 m/min

  • Fdécoupe = 0 N

  • e < 25 mm (aciers)

  • e < 30 mm (bois, plastique, …)


Proc d s de d coupe d coupe au laser 2

Procédés de découpeDécoupe au laser (2)

  • Machines CNC

  • Table de travail : 2 à 4 m

  • Vdécoupe dépend de la rigidité dynamique de la machine

  • Investissement élevé

  • Distance buse – pièce constante

  • Machine 5 axes permet découpe 3D


Proc d s de d coupe d coupe au laser 3

Procédés de découpeDécoupe au laser (3)


Proc d s de d coupe d coupe au laser 4

Procédés de découpeDécoupe au laser (4)

  • Procédé utilisable pour pratiquement tous les matériaux sauf :

    • Matériaux réfléchissants (Al, Cu)

    • Matériaux sensibles à la chaleur (tissus)

    • Matériaux toxiques (émanations nocives)


Chapitre 8 proc d s non conventionnels

  • Procédés de découpe

    • Découpe au laser

    • Découpe au jet d’eau

    • Découpe au jet plasma

  • Procédés d’érosion

    • Electroérosion

    • Usinage chimique


Proc d s de d coupe d coupe au jet d eau 1

Procédés de découpeDécoupe au jet d’eau (1)

Eau filtrée

p = 2800 à 4000 bars

dbuse = 0.05 … 0.5 mm

veau = 1000 m/s

vavance = 30 m/min


Proc d s de d coupe d coupe au jet d eau 2

Procédés de découpeDécoupe au jet d’eau (2)

Machine CNC 2 axes

Exemples de pièces


Proc d s de d coupe d coupe au jet d eau abrasif 3

Procédés de découpeDécoupe au jet d’eau + abrasif (3)

Pour des matériaux plus durs


Proc d s de d coupe d coupe au jet d eau abrasif 4

Procédés de découpeDécoupe au jet d’eau + abrasif (4)


Proc d s de d coupe d coupe au jet d eau 5

Procédés de découpeDécoupe au jet d’eau (5)


Chapitre 8 proc d s non conventionnels

  • Procédés de découpe

    • Découpe au laser

    • Découpe au jet d’eau

    • Découpe au jet plasma

  • Procédés d’érosion

    • Electroérosion

    • Usinage chimique


Proc d s de d coupe d coupe au jet plasma 1

Electrode infusible

(tungstène)

Gaz chaud

(plasmagène)

Pièce

Mouvement de la découpe

Gaz

Tuyères

Jet de plasma

Pièce en fusion

Projection de métal en fusion

Procédés de découpeDécoupe au jet plasma (1)

Arc électrique

Ionisation d’un gaz

Ddp donne plasma

Fusion de la matière

Expulsion hors de la saignée

T = 3000°C

Gaz : air comprimé, Ar-O2,

H2

Découpe régulière

Qualité = celle de la découpe

au laser


Proc d s de d coupe d coupe au jet plasma 2

Procédés de découpeDécoupe au jet plasma (2)

Machines CNC

Gestion de v, a

en fct des trajectoires

+ distance buse – pièce

et Q du gaz

Métaux conducteurs

e < 50 mm

vdécoupe : 1 à 6 m/min


Chapitre 8 proc d s non conventionnels

  • Procédés de découpe

    • Découpe au laser

    • Découpe au jet d’eau

    • Découpe au jet plasma

  • Procédés d’érosion

    • Electroérosion

    • Usinage chimique


Proc d s d rosion electro rosion 1

Procédés d’érosionElectroérosion (1)

  • Usinage par enlèvement de matière :

  • Enfonçage avec outil de forme

  • Découpe avec outil-fil


Proc d s d rosion electro rosion 2

Procédés d’érosionElectroérosion (2)

  • Enlèvement de matière par décharge électrique

  • entre la pièce et l’outil immergées dans un isolant (diélectrique)

  • Pièce conductrice !

  • Diélectrique :

  • pétrole ou huile pour outil de forme

  • eau dé-ionisée pour électroérosion à fil


Proc d s d rosion electro rosion 3

Procédés d’érosionElectroérosion (3)

1. Concentrations de charges électriquese- forment un canal ionisé

2. e- accélérés par champ électrique

Zone de plasmaCréation Projection de laMatière érodée

7000 à 8000°Cd’un cratèrematière fonduese solidifie


Proc d s d rosion electro rosion 4

Procédés d’érosionElectroérosion (4)

  • Facteurs de l’érosion :

  • Polarité

  • Conductivité thermique de l’électrode et de la pièce

  • Durée et intensité de la décharge électrique

  • Diélectrique

    Caractéristiques des machines EDM :

  • Usinage de matériaux conducteurs

  • Même matériaux durs

  • F = 0 N

  • Lent

  • Obligatoirement CNC


Proc d s d rosion electro rosion 5

Procédés d’érosionElectroérosion (5)

EDM fil

EDM enfonçage

  • Usinage de cavités borgnes

  • Outil en Cu ou Cgraphite

  • Diélectrique : pétrole, huile

  • Faible usure de l’outil

  • Découpage de poinçons

  • Fil en laiton recouvert de Zn

  • Diélectrique : eau dé-ionisée

  • Forte usure de l’outil


Proc d s d rosion electro rosion 6

Procédés d’érosionElectroérosion (6)

  • Chaîne CAO – FAO – MOCN (CAD-CAM-CNC)

  • Système « expert » afin de définir la suite des régimes optimaux

  • Production d’outillage de forme (moules, matrices, poinçons)

  • Production en petite série de pièces prototypes de précision

  • Production de pièces en matériau réfractaire

  • Production de pièces de formes d’intérieur


Chapitre 8 proc d s non conventionnels

  • Procédés de découpe

    • Découpe au laser

    • Découpe au jet d’eau

    • Découpe au jet plasma

  • Procédés d’érosion

    • Electroérosion

    • Usinage chimique


Chapitre 8 proc d s non conventionnels

Procédés d’érosionUsinage chimique (1)

Enlèvement de matière par corrosion

Acide à 80 °C

Processus lent : quelques 1/10e mm/h


Chapitre 8 proc d s non conventionnels

Procédés d’érosionUsinage chimique (2)

Bain doit être régénéré

Rinçage nécessaire

Fmécanique = 0 N

  • Pièce doit être dégraissée, rincée et séchée

  • Masquage des parties ne devant pas être érodées (couche de néoprène)

  • Sous-dimensionnement des parties non masquées


Chapitre 8 proc d s non conventionnels

Procédés d’érosionUsinage chimique (3)

  • Usinage de pièces diverses

  • Pièces de petites ou grandes dimensions


Chapitre 8 proc d s non conventionnels

Procédés d’érosionUsinage chimique (4)


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