ECOLE DE TECHNOLOGIE SUPÉRIEURE UNIVERSITÉ DU QUÉBEC RAPPORT DE PROJET PRÉSENTÉ À L ÉCOLE DE TECHNOLOGIE SUPÉRIEURE COMME EXIGENCE PARTIELLE
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- Viviane Joseph
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1 ECOLE DE TECHNOLOGIE SUPÉRIEURE UNIVERSITÉ DU QUÉBEC RAPPORT DE PROJET PRÉSENTÉ À L ÉCOLE DE TECHNOLOGIE SUPÉRIEURE COMME EXIGENCE PARTIELLE À L OBTENTION D UNE MAITRISE EN GENIE MECANIQUE PAR Oussama BEN TANFOUS, Axel DIVERREZ, Nathan HARRIS PROJET THEORIQUE LES MATERIAUX HRM DANS L INDUSTRIE DU BOIS MONTREAL, LE 02 DECEMBRE 2014
2 2 1 Résumé L objectif de ce projet est d étudier les matériaux à haute résistance mécanique dans l industrie du bois. L étude commence par introduire la problématique d un point de vue général avant de plonger dans des applications étroitement liées à l industrie du bois. Les matériaux trouvés comme ayant une forte influence dans ce domaine de travail peuvent être de nature très différente. Les plus pertinents et présents actuellement dans l industrie sont des aciers, des alliages chrome-cobalt, des carbures de tungstène-cobalt, le diamant polycristallin et les céramiques. Avant de s intéresser à l influence des matériaux à haute résistance mécanique dans l industrie du bois, nous porterons notre attention sur quelques opérations d usinages «classiques» dans ce domaine, afin d en savoir un peu plus sur les types d efforts auxquels sont soumis les outils utilisés. Après le recensement des matériaux habituels, on présente un approfondissement sur l influence du choix des matériaux au niveau de l industriel, notamment sur le coût de revient d une pièce. Il a été trouvé que les matériaux avec les meilleures caractéristiques mécaniques ne sont pas toujours un choix judicieux pour toutes les applications.
3 3 Sommaire 1 Résumé Introduction Problématique Applications des matériaux HRM dans l industrie du bois Opérations d usinage dans l industrie du bois Introduction Opérations Conclusion Matériaux de coupe utilisés dans l industrie du bois : Aciers : Alliage chrome-cobalt : Carbures de tungstène-cobalt Diamant polycristallin (DPC) Céramiques Choix du matériau : Influence du choix du matériau au niveau industriel Durée de vie de l outil Conclusion Bibliographie... 22
4 4 Liste de Figures Figure 1 : Schéma des différents types d'opérations... 7 Figure 2 - Schéma de principe d'une scie à ruban... 8 Figure 3: Scie circulaire en délignage... 9 Figure 4: Scie circulaire en tronçonnage... 9 Figure 5 - Schéma de principe d'une corroyeuse Figure 6 Evolution de la dureté en fonction de la température pour le Stellite et l'acier rapide Figure 7: Composition des Stellites et Tantung utilisés pour les outils à bois Figure 8: Pointes d'une fraise de raboteuse à pics pour le bois fait de carbure de tungstène-cobalt Figure 9: Lames de scie d'ébauche en diamant polycristallin Figure 10: Céramiques utilisées pour les outils de coupe Figure 13: Comparaison de la résistance à l'usure des matériaux HRM dans l industrie du bois Figure 12: Comparaison de la résistance à l abrasion des matériaux HRM dans l industrie du bois Figure 11:Comparaison des duretés relatives des matériaux HRM dans l industrie du bois Figure 14: Synthèse de comparatif pour le choix du matériau de coupe Figure 15: Valeurs de n Figure 16: Droite affine : Durée de vie en fonction de vitesse de coupe... 19
5 5 2 Introduction Les matériaux à haute résistance mécanique (HRM) sont omniprésents dans l industrie. De nos jours leur emploi s avère plus qu avantageux au point qu ils sont devenus indispensables. L évolution des caractéristiques mécaniques d un matériau peut mener à l amélioration de propriétés telles que la ductilité, la résilience ou encore la résistance au fluage. C est fréquemment un compromis de ces attributs qui doit être atteint en fonction de l utilisation envisagée. L industrie du bois est une des applications qui montre l omniprésence des HRM. De l arrivée des troncs d arbre à la scierie, au dévoilement du produit final, ces matériaux permettent de façonner le bois, tout en améliorant de nombreux aspects du cycle de production et en réduisant le coût. La qualité de coupe, l aspect en surface et la vitesse de coupe sont influencés par exemple. Les outils et les outillages sont nombreux, chacun avec une fonctionnalité qui lui est propre. Si on en fait la liste, on peut passer du travail manuel avec les gouges, bédanes, racloirs et planes, au travail plus systématique et vers le machinisme. Il s agit ici d usinage, de fraisage et de tournage. Les principaux utilitaires sont des scies circulaires, des scies sauteuses, et d autres outils tels que le rabot électrique, la défonceuse et la ponceuse. Les limites de ces solutions technologiques sont essentiellement les mêmes paramètres critiques que l ingénieur cherche à améliorer. Dans un contexte économique et écologique où le respect des matériaux organiques est devenu un facteur principal il faut s assurer de l optimisation des procédés concernés. Les matériaux à haute résistance mécanique sont en effet, une bonne solution à cette problématique. C est pour cette raison qu ils ont leur place au sein de ce domaine d expertise.
6 6 3 Problématique L usinage du bois fait partie de toutes les étapes de transformation subies à travers le cycle de fabrication. Que ce soit l usinage en exploitation forestière, en scierie ou en deuxième transformation, les problèmes rencontrés relèvent presque tous du phénomène de la coupe. C est plus précisément l interaction entre la pièce, l outil et la machine d usinage qui doit être étudiée. La nature variée des phénomènes concernés exige une étude multifacette dans la conception, la fabrication et l implémentation du matériau. Il s agit des vibrations, le broutage, la déformation élastique et la question du copeau entre autres qui sont les plus influents au niveau de la qualité requise pour la pièce. Le but de l étude de ces matériaux consiste dans l amélioration de leurs caractéristiques mécaniques qui vont déterminer l avance, la vitesse de coupe, la profondeur de passe et le coût engendré lors de l usinage. Les matériaux employés doivent permettre l opportunité de résoudre ce jeu de paramètres et d en tirer profit. L outil doit donc répondre à un certain nombre de critères. Le corps de l outil doit présenter de la rigidité ou parfois de la souplesse. La répétabilité de l usinage nécessite également de la résistance à la fatigue et à l usure. Dans la pratique un corps d outil avec une masse volumique faible sera toujours plus avantageux et fréquemment la fixation des dents va réclamer à ce que le corps soit brasable. Quant aux parties tranchantes, l essentiel est d avoir un pouvoir tranchant élevé. L arrête de coupe devra donc posséder une finesse de coupe adaptée, être dure, résistante à l usure et surtout aux chocs dus aux impuretés dans le matériau usiné. Enfin cette partie de l outil peut être exposée à la corrosion. Face à cette problématique, l industrie du bois fait appel aux HRM.
7 7 4 Applications des matériaux HRM dans l industrie du bois 4.1 Opérations d usinage dans l industrie du bois Introduction Les opérations d usinage dans l industrie du bois sont nombreuses et variées. D autre part elles interviennent à différents moments dans le processus de mise en forme du brut en un produit fini. On peut dans un premier temps distinguer deux catégories d usinage : l usinage avec formation de copeaux et l usinage sans formation de copeaux. Dans ce rapport nous allons nous intéresser aux opérations d usinage avec formation de copeaux. Celles sans formation de copeaux regroupent le fendage, le déroulage, le tranchage ou encore le massicotage, qui sont elles à l origine d efforts plus difficilement quantifiables que lorsqu il y a formation de copeaux Opérations Pour cette étude on peut envisager de classer tant que possible les opérations en fonction de l orientation et le mouvement des outils par rapport à la pièce. Voici un schéma résumant les différentes opérations d usinage possibles en fonction de l orientation de l outil par rapport à la pièce : Figure 1 : Schéma des différents types d'opérations
8 Sciage à ruban Procédé Il s agit d une opération fréquemment utilisée dans l industrie du bois. Elle intervient généralement au début d un processus de fabrication. La scie à ruban est utilisée pour débiter des plateaux de bois avec des cadences très élevées. Cependant, les exigences en termes de qualité et d état de surface ne sont pas trop grandes, la productivité passe avant tout. Pour cette opération, l orientation est à (cf. schéma ci-dessus), et le mouvement de la pièce ainsi que celui de l outil sont rectilignes. La scie à ruban permet de scier selon des trajectoires curvilignes et minimise la perte de matière (par rapport à une scie circulaire par exemple). Outillage La scie à ruban se compose d un bâti et d une colonne sur laquelle sont montés deux volants. Le volant inférieur constitue le moteur tandis que le volant supérieur est libre. La partie active de l outil, le ruban, se fixe sur ces deux volants. Les principales caractéristiques de cet outil sont les suivantes : le pas du ruban (distance entre deux dents consécutives), le diamètre des volants (à ajuster en fonction de l épaisseur de bois à couper) et la forme de la denture du ruban (denture couchée, gencive, crochet, perroquet ou encore à copeaux projetés). La vitesse de coupe se situe entre 35 et 70 m/s. Figure 2 - Schéma de principe d'une scie à ruban
9 9 Nature et intensité des efforts Lors des opérations de sciage, le ruban est soumis à de nombreuses et importantes contraintes, d origines différentes : - une contrainte interne de 10 à 20 MPa. Il s agit du tensionnage obtenu en réalisant un laminage de la partie médiane du ruban. - une contrainte liée à la tension de montage (nécessaire pour la bonne tenue du ruban sur les volants). Elle est de l ordre de 200MPa - les efforts de coupe, d environ 30MPa - les contraintes dues à l échauffement du bois, qui peuvent atteindre 100MPa si le bois est épais - des efforts perpendiculaires au plan de la lame Même si la somme de ces contraintes est censée être bien en dessous de la résistance à la rupture du ruban, ce dernier peut tout de même est sujet à une rupture. Il convient de s assurer que la tension de montage sur les volants n est pas trop élevée, que la résistance à la fatigue due à l enroulement est suffisante (le matériau ne doit donc pas être trop dur) ou encore que la brasure ou la soudure du ruban est effectuée correctement (suivie de revenu si nécessaire) Sciage circulaire Procédé La scie circulaire a les mêmes applications que la scie à ruban, et elle permet de réaliser deux types d opérations spécifiques : le délignage (coupe dans le sens du fil) et le tronçonnage (coupe transversale au sens du fil, nécessité de travailler en opposition pour garder la pièce contre l outil). Cette fois-ci, la pièce a toujours un mouvement rectiligne mais celui de l outil est circulaire. Figure 3: Scie circulaire en délignage Figure 4: Scie circulaire en tronçonnage
10 10 Outillage Pour les scies circulaires nous retrouvons les mêmes types de dentures que pour la scie à ruban mais leur choix ne se fait pas au hasard. Pour une opération de délignage, on utilisera une denture crochet ou perroquet pour une scie en acier. Une denture plate sera préférée pour une scie en carbure. Pour une opération de tronçonnage, une denture couchée conviendra pour une scie en acier et une denture alternée pour une scie en carbure. Dans tous les cas, la scie circulaire doit être tensionnée, c est-à-dire laminée sur la surface comprise entre le tiers et les deux tiers du diamètre. Cela permet à celle-ci de rester raide en cours d utilisation et d éviter toute déviation. Nature des efforts Les principales contraintes appliquées sur la scie circulaire lors de son utilisation sont les suivantes : - la force centrifuge - les efforts de coupe - les échauffements dus aux frottements de coupe Rabotage et dégauchissage Procédé Comme pour le sciage circulaire, lors de rabotage ou de dégauchissage, la pièce à un mouvement rectiligne tandis que l outil a un mouvement circulaire (on parle de trajectoire trochoïdale, orientation 90-0). Ces deux types d opérations font partie du processus de corroyage, qui consiste à usiner un parallélépipède de largeur et épaisseur définies. Outillage Les opérations peuvent être réalisées successivement à l aide d une dégauchisseuse et d une raboteuse, ou à l aide d une seule machine : une corroyeuse. Quelque soit la machine utilisée, les outils sont toujours du même type : des couteaux droits bloqués dans le porte-outil à l aide de queues d aronde. Ces couteaux peuvent être au nombre de trois ou quatre en fonction du porte-outil.
11 11 Figure 5 - Schéma de principe d'une corroyeuse Perçage Procédé Il s agit d une opération généralement préliminaire à une opération d assemblage. Lors d une opération de perçage, la trajectoire entre l outil et la pièce est dite hélicoïdale, provenant d un mouvement rectiligne de la pièce et circulaire de l outil. Outillage L outillage doit permettre d obtenir dans un premier temps la rectitude du trou usiné, mais doit aussi permettre une évacuation des copeaux efficace Conclusion Nous venons de voir une liste non exhaustive des différents types d opérations d usinage que l on peut rencontrer dans l industrie du bois, et pourtant les sollicitations semblent déjà être nombreuses et variées. Compte tenu de l ampleur de l industrie du bois dans certaines régions du monde comme au Québec par exemple, la productivité et la qualité du travail ne doit pas être laissée au hasard. L introduction des matériaux à haute résistance mécanique dans l industrie du bois permet de satisfaire de plus en plus les besoins de ce secteur, en permettant la réalisation d outils ayant une durée de vie plus longue, des performances d usinages plus importantes (grande vitesse de coupe, qualité intéressante du produit fini..) et ainsi une productivité adaptée.
12 Matériaux de coupe utilisés dans l industrie du bois : Dans l industrie du bois on trouve une multitude de matériaux à haute résistance mécanique. Ils sont en outre très employés lors des phases de coupe pendant le processus de transformation. Ci-dessous les principaux matériaux utilisés dans ce domaine : Aciers : Les aciers sont utilisés pour la fabrication d outils, très souvent pour constituer le corps de l outil, quelquefois pour la partie tranchante. L utilisation des aciers aujourd hui est réservée pour des applications bien précises, fonction de critères mécaniques strictes. C est le cas pour des outils dont la bonne élasticité est essentielle, tels que les rubans à sciage et des outils pour usinage du bois tendre. En effet, un matériau trop rigide ne pourra pas s adapter dans un environnement où l usinage s effectue sur matériau non homogène. Il arrive souvent de trouver des balles d arme à feu dans le bois lors des premières transformations. Cependant, la résistance mécanique de l acier diminue avec l augmentation de la température, ce qui génère l usure de l outil de coupe. Ces matériaux sont en outre très sensibles à la corrosion. De nombreuses alternatives sont employées afin de remédier à l effet nuisant de la température. Une des plus courantes est l utilisation des plusieurs matériaux différents dans la fabrication de l outil, combinant les avantages de chacun d entre eux. C est pour cette raison que la partie tranchante de l outil est produite avec des alliages d acier qui possèdent une très haute résistance mécanique: Il s agit : - Des aciers au chrome, avec un pourcentage du chrome pouvant atteindre 12% - Des aciers rapides, dont la composition moyenne est : o Carbone : 0.6 à 1.2%, o Chrome : 4%, o Tungstène : 10 à 18% - Des aciers surcarburés, qui sont des aciers rapides à haute teneur en carbone (1.5 à 1.8%) et à taux de tungstène élevé (15 à 18%). La dureté de ces outils est également très contrôlée. La moyenne tourne autour de 40 à 65 HRC pour les aciers à (60 à 65 HRC pour les aciers rapides) Alliage chrome-cobalt : Parmi les alliages chrome-cobalt on trouve le Stellite, très utilisé dans l industrie du bois, dont les caractéristiques mécaniques sont conservées à haute température. Cet alliage dispose
13 13 d une bonne tenue à la corrosion ainsi qu à l usure. Son comportement est inversé par rapport à l acier qui perd ses caractéristiques dans ces conditions de travail. On observe que le Stellite possède une dureté entre 47 et 52 HRC à froid qui est visiblement inférieure à celle de l acier mais son intérêt apparait aux températures élevées. Dans ces conditions de travail, les effets dus à la température sont beaucoup moins importants que sur l acier. Avec une dureté qui reste quasi constante, le Stellite devient un bon choix quant à ces critères. Figure 6 Evolution de la dureté en fonction de la température pour le Stellite et l'acier rapide Dans l industrie du bois on trouve deux grades de Stellite fréquemment utilisés pour les outils de coupe. Ce sont le grade 1 et le grade 12. Cet alliage est particulièrement employé pour préparer la partie tranchante des lames à ruban. Lors de leur fabrication, on vient faire un dépôt par fusion sur la pointe des dents de scie. Un autre alliage de Chrome-cobalt est également très utilisé dans l industrie du bois. Ce dernier est connu sous le nom du Tantung. Cet alliage possède une bonne résistance à l usure. L arrête de coupe reste donc tranchante pendant pour une période plus longue. Sa mise en œuvre s avère aisée car les techniques d assemblage sont bien connues. Le premier étant un dépôt par fusion, le deuxième le brasage. Le Tantung possède une très bonne dureté de 60 à 65 HRC, avoisinant celle des Aciers HRS. De la même manière que le Stellite, le Tantung conserve ses caractéristiques mécaniques à haute température. Le tableau ci-dessous récapitule la composition chimique des deux alliages chrome-cobalt.
14 14 Figure 7: Composition des Stellites et Tantung utilisés pour les outils à bois Carbures de tungstène-cobalt Les carbures de tungstène-cobalt sont réalisés par frittage des grains de carbure de tungstène et WC. Le cobalt sert de liant lors de ce processus et est à l origine de la ductilité de cet alliage. Ce procédé a lieu à des températures d environ 1400 C et à une pression de 150 à 220 MPa. Le mélange du carbure de tungstène et du cobalt offre des possibilités intéressantes au niveau des caractéristiques mécaniques atteignables. C est d abord la dureté de l association de ces éléments qui permet une bonne tenue à l abrasion. La dureté peut s élever jusqu à 1550 HV. L alliage possède en plus une bonne tenue à l usure et à l oxydation à très haute température. Divers usages de ce matériau sont les scies, les forets et les fraises, tous des outils devant résister à l usure. Figure 8: Pointes d'une fraise de raboteuse à pics pour le bois fait de carbure de tungstène-cobalt
15 4.2.4 Diamant polycristallin (DPC) Le diamant polycristallin ou Polycrystalline Diamond, PCD, en anglais, est constitué d un assemblage des grains de diamant synthétique, d environ quelques microns, liés par un liant métallique déposé sur un support de carbure de tungstène. Contrairement au diamant monocristallin, la forme polycristalline exhibe les mêmes propriétés physiques dans toutes les directions. Son isotropie et l uniformité des propriétés physiques impliquent une fiabilité du matériau quant aux critères caractéristiques des plaquettes d usinage, comme par exemple sa durée de vie. Le DPC est le matériau le plus dur et le plus résistant à l abrasion et à l usure connu et employé à grande échelle dans l industrie actuellement. C est en effet un revêtement onéreux mais qui permet de dépasser les attentes du client au niveau de la productivité et la qualité du produit. Il présente un seul inconvénient qui est son manque de stabilité chimique à haute température. En d autres mots ce matériau synthétique se dissout facilement lors de l usinage du fer, dans l industrie du bois cela ne pose aucun problème. 15 Figure 9: Lames de scie d'ébauche en diamant polycristallin Céramiques Grâce à une excellente résistance à l usure les céramiques se trouvent être un très bon choix de matériaux lors du travail abrasif du bois. C est pendant les phases plus automatisées de l ébauchage où ce matériau présente tous ses intérêts. L exemple de loin le plus représentatif de son usage sont les bandes abrasives. L abrasion du bois, typiquement travaillé avec un planimètre engendre une émission des particules céramiques induisant une perte en précision.
16 16 Néanmoins, vu le moment d utilisation de ce matériau dans le cycle de fabrication, cette nuisance s avère sans conséquence. Les céramiques sont des matériaux obtenus par frittage. Ce procédé nécessite une montée en température conséquente, jusqu à l obtention de la fusion de la poudre. Cette méthode de fabrication permet de contrôler la densité du matériau. Les matériaux sont durs mais également fragiles. Il existe 3 grandes familles de céramiques utilisées dans l industrie du bois : - Les Alumines, la base du l aluminium Al 2 O 3, présentent des qualités et notamment une dureté très élevée, deuxième après celle du diamant, grâce à la nature des liaisons ioniques du matériau. Cependant, l alumine possède une résistance mécanique médiocre - Les Zircons, de formule brute ZrO 2 sont des polycristaux tétragonaux qui sont très utilisés dans le travail du bois. Une zircone célèbre dans cette industrie est le Y-TZP. Stabilisé par le Yttrium, cette céramique possède des caractéristiques mécaniques qui évoluent avec la température. La rugosité en surface est telle qu on l emploi souvent pour l abrasion. - Les Nitrures de silicium, Si 3 N 4, sont récemment apparus dans le domaine du bois. Ce matériau possède des bonnes caractéristiques mécaniques, comme une excellente résistance aux chocs thermiques et une ténacité élevée le rendant robuste face aux impacts. Egalement de faible densité, les nitrures de silicium possèdent une combinaison de propriétés permettant de travailler sur un matériau souvent non homogène. Figure 10: Céramiques utilisées pour les outils de coupe
17 Choix du matériau : Le choix du matériau de coupe est important et s avère parfois difficile compte tenu du nombre de critères à considérer. Dans le but de rendre ce choix quantitatif, des comparaisons des caractéristiques mécaniques essentielles pour la découpe du bois ont été effectuées sur les matériaux les plus présents actuellement dans l industrie. La classification est faite du moins performant au plus performant pour chaque critère. Les caractéristiques retenues pour cette application sont la résistance à l usure, à l abrasion et la dureté du matériau. Figure 13:Comparaison des duretés relatives des matériaux HRM dans l industrie du bois Figure 12: Comparaison de la résistance à l abrasion des matériaux HRM dans l industrie du bois Figure 11: Comparaison de la résistance à l'usure des matériaux HRM dans l industrie du bois
18 18 Remarque : Les céramiques n apparaissent pas dans la comparaison de la résistance à l usure car les données sont absentes des expériences industrielles. En comparant ces quatre matériaux, il est évident que le diamant se montre comme étant supérieur aux autres sur tous les critères. Cependant, il ne faut pas nier que son prix sera également très supérieur à celui des autres. Au contraire, l acier possède des caractéristiques naturellement inférieures. C est bien un métal de base, peu onéreux. Le Stellite, le Tantung et les carbures de Tungstène-Cobalt font l intermédiaire entre ces deux extrêmes. Finalement le choix du matériau de coupe doit être unique pour chaque application. Le tableau suivant fait une synthèse de cette comparaison en fonction du type de bois à travailler. Figure 14: Synthèse de comparatif pour le choix du matériau de coupe Ce tableau prend en compte l ensemble des critères présentés ci-dessus ainsi que le coût engendré pour chaque matériau. On constate que c est les carbures de tungstène qui sont le plus adaptés pour le travail du bois d une manière générale. 4.4 Influence du choix du matériau au niveau industriel Le choix de matériau HRM pour la fabrication d outil de coupe a une grande influence pour l industriel. Certains critères vont avoir un impact direct sur la rentabilité de la fabrication d une pièce, plus particulièrement sur le coût de revient par unité produite. L utilisation de plaquettes est l origine de nombreux projets d études dans l industrie de transformation de la matière. Au-delà de leur composition chimique, de revêtements potentiels et des caractéristiques mécaniques conséquentes, d amples paramètres conditionnent leur validité aux yeux d une entreprise. Leur forme, leur géométrie, le nombre d arrêtes tranchantes, le temps de changement, la vitesse de coupe, la vitesse d avance vont
19 19 tous avoir une influence au niveau financier. La suite de cette partie a pour but d expliquer comment ces critères sont pris en compte dans l industrie du bois Durée de vie de l outil La durée de vie d une plaquette va influencer le temps d usinage effectif. Plus il est grand, moins de temps on passera à les changer sur la machine. La formule de Taylor est utilisée couramment pour calculer la durée de vie des outils. Le modèle simplifié s écrit de la façon suivante : VT n = C v Légende : T : Durée de vie (min) V : Vitesse de coupe (m/min) n : une constante, fonction de l outil Cv : constante fonction du matériau (10 4 <Cv<10 14 ) Les valeurs de n pour les matériaux utilisés dans l industrie du bois ont été trouvées d être Figure 15: Valeurs de n entre 0 et 1. Le tableau ci-dessous en fait une récapitulatif : Une régression linéaire de la formule de Taylor permet de représenter la durée de vie de l outil comme étant une fonction affine de la vitesse de coupe en échelle logarithmique. La pente est décrite par la valeur de «n». Cette représentation, plus simple, permet de faire un Figure 16: Droite affine : Durée de vie en fonction de vitesse de coupe
20 20 graphe comparatif entre les différents matériaux utilisé pour les outils de coupe. On remarque que la durée de vie des outils diminue de façon logarithmique avec l augmentation de la vitesse de coupe. De tous les matériaux comparés, les céramiques possèdent la meilleure durée de vie pour des vitesses de coupe relativement élevées. Les carbures, les alliages de cobalt et les aciers rapides supérieurs (ARS) s en suivent.
21 21 5 Conclusion Au cours de ce projet nous avons vu l importance du rôle que jouent les matériaux à haute résistance mécanique dans l industrie du bois. Ils sont effectivement présents dans tous les stades du cycle de fabrication visant une qualité de produit supérieure. Leur emploi est omniprésent dans les opérations d usinage et en particulier lors de la découpe et le façonnage du bois. Les exemples tels que la scie à ruban, la scie circulaire ou même la raboteuse en sont la preuve. Il se trouve que les matériaux le plus utilisés actuellement sont les aciers, les alliages chrome cobalt, les carbures de tungstène cobalt, le diamant polycristallin et les céramiques. Il existe d autres matériaux émergents dans ce domaine dont l étude pourrait être approfondie dans de futures recherches. Le choix de ces matériaux s avère difficile car les plus performants sont généralement les plus onéreux. C est donc à l industriel d évaluer le produit qu il souhaite livrer en fonction des attentes du client et le prix qu il est prêt à y mettre. Certains critères d évaluation ont été étudiés comme la durée de vie de l outil. Ce projet nous a apporté de plus amples connaissances par rapport à l industrie du bois. Nous avons découvert l ampleur et l importance des HRM dans ce domaine et nous ne doutons pas que ce schéma se répète dans d autres branches de l industrie.
22 22 6 Bibliographie Bagur F «Matériaux pour outils de coupe». Techniques de l ingénieur, bm7080, p1-21. Calatoru V «Fabrication assistée par ordinateur et machines-outils Aspects spécifiques de l usinage à grande vitesse». Cours MEC3530, p1-72. Juan J. «Travail mécanique du bois Principales opérations d usinage». Techniques de l Ingénieur, b7 306, p1-23. Juan J «Travail mécanique du bois Lois générales de l usinage». Techniques de l Ingénieur, b7 306, p1-23. Marchal R et al «Cutting forces in wood machining Basics and application in industrial processes. A review». Holzforschung, vol 63, p Scheikh-Ahmad J.Y et al «Failure characteristics of diamond-coated carbides in machining wood-based composites». Science Direct, p
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