TN03 P10. Usinages Non Conventionnels

Transcription

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2 On parlera d usinages non conventionnels en référence à des usinages ne faisant pas appel à la «coupe des métaux» définie dans les chapitres précédents. 2

3 2. Différents procédés d usinage non conventionnels. a. Usinages (Très) Grande Vitesse: Un peu d histoire: -1930: essais par Salomon : première machine UGV par Forest Line et Dassault : industrialisation de l UGV par les universités : introduction de l UGV dans l industrie automobile et aéronautique : UGV dans les formes complexes (moulistes) : UGV dans les aciers à hautes caractéristiques. -depuis 2000: UGV associé à la FAO et simulation numérique. 3

4 Définition de l UGV: On parle d Usinage à Grande Vitesse dès lors que les vitesses de coupe sont multipliées par 4 à 10 par rapport à des vitesses de coupes traditionnelles. L expression TGV n a de sens que ramenée à deux paramètres: Le matériau (ex: 500m/min dans l aluminium traditionnel / 200m/min dans le titane TGV), La nature de l opération (180m/min en perçage UGV; 200m/min en fraisage dans le même matériau traditionnel). Il existe trois catégories d usinage grande vitesse: -Grande Vitesse de coupe (grande puissance de 80 à 100kW). -Grande Vitesse de rotation ( tr/min), qui nécessite moins de puissance. -Grande Avance (8 à 10m/min). 4

5 Avantages: Gains technologiques. amélioration de l état de surface. précision des cotes de fabrication plus élevées. réduction des déformations (usinage de voiles minces: 0,1 à 0,2mm). échauffement moindre (on parle de «coupe froide», la chaleur dégagée lors de la coupe est évacuée en presque totalité dans le copeau). usinage de matériaux à haute performances. Gains de productivité. augmentation du volume unitaire de copeaux. usure moindre des outils. nouvelle conception des gammes d usinage. forces de coupe plus faibles. 5

6 réduction des coûts et des temps principaux d usinage. évacuation de la chaleur avec le copeau. Inconvénients: Coût (~2 millions d euros) différentes techniques de mise au point. problèmes humains pour valoriser cette technique. coûts d installation (environ à ). protection de l utilisateur contre les risques de bris accidentels d outils ou d éjection de plaquettes. évacuation des copeaux. surveillance continue de la broche, des outils et de la machine. 6

7 Les outils: composites (phase dure + liant) Carbure (tungstène, titane) + nitrure = cermets. Nitrure (titane, silicium, diamant (PKD) bore cubique) + oxydes = sialons. Carbure (tungstène, titane) + oxydes = céramiques (blanches, noires, oxydes renforcés). La machine: -rigide et amortie. -broche rapide et puissante. -bâti très stable. -parties mobiles en translation rapides et légères (accélé. de 1g). -CNC de très grande qualité. -montage des outils précis, indéformable et de sécurité. -arrosage très abondant. -évacuation des copeaux adaptée. -sécurité. 7

8 b. Usinages au jet d eau: -pression de 800 à 4000 bars. -ajout de particules abrasives (silicates, alumine) pour la découpe de l acier et du béton. -buse d injection en saphir diamètre d injection de 0,075 à 0,5mm. -vitesse du jet: 1000m/s (3 fois la vitesse du son). -vitesse de coupe: 1m/min pour des épaisseurs jusqu à 100mm. -découpe à sec due à la grande pression. Avantages: propre. immatériel (ne chauffe pas). inusable et facilement réglable. précis (quelques 1/100 èmes de mm). 8

9 Inconvénients: Utilisation: limitation quant à la forme et à la profondeur de pénétration. durée de vie des buses (200 heures sous 4000 bars). coût de l installation: à , et encore autant pour la filtration et l adoucissement de l eau. Carton ondulé, contreplaqué, éponge, explosif, poisson surgelé, cube de glace, laine de verre, cuir, plaques d amiante, verre, tôle, céramique, acier, aluminium, acier inoxydable, composites, marbre. 9

10 c. Usinages chimiques: dissolution d un matériau dans un bain d acide -protection des zone à ne pas usiner. -trempage de la pièce dans un bain acide. -très lent (0,3 à 0,6mm/h). -usinage sans effort. d. Usinages électrochimiques: -outil électrode. -plus rapide que le chimique mais dégagement d hydrogène et d oxygène. -recyclage des boues dangereuses (4Fe(OH) 3 ). L outil ne s use que par contact avec l électrolyte. 10

11 e. Usinages LASER (Light Amplificated by Stimulated Emission of Radiation): -découpe jusqu à 10mm d épaisseur maxi. -puissance de 20 à 25kW dans l industrie (contre quelques mw dans le médical). -possibilité d usiner dans des zones difficiles d accès. -soudage de matériaux différents. -mauvais rendement (20%). -nécessite des protections importantes. 4 applications principales: -le soudage. -le découpage. -le traitement de surface. -le marquage (identification de pièces ). 11

12 f. Usinages par faisceau : (vitesse: 2/3 de la vitesse de la lumière) Avantages: -outil immatériel, inusable et facilement réglable. -soudures de qualité avec des joints étroits. -faibles déformations (économie de matière). -soudage de matériaux facilement oxydables (car sous vide). -soudage d épaisseurs importantes: 250mm maxi. -bonnes conditions de travail (pas de bruits ni fumées). -soudure de matériaux différents. Inconvénients: -faire un vide poussé: 10-2 à10-4 Torr; 1Torr =1mm de Hg. -émission de rayons X (enceinte en acier ou en plomb). -faisceau sensible à E et B déviation du faisceau (on ne peut pas souder de plastiques). 12