Bibliographie & annexes
Présentation
Auteur(s)
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Redouane ZITOUNE : Maître de conférences, HdR, Institut Clément Ader, IUT-A de Toulouse, France
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Francis COLLOMBET : Professeur des universités, Institut Clément Ader, IUT-A de Toulouse, France
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Kamel MOUSSAOUI : Docteur de l'université Paul Sabatier de Toulouse, Institut Clément Ader, - IUT-A de Toulouse, France
-
Ameur MOHAMED FAYÇAL : Enseignant chercheur à l'École Nationale Supérieure de Technologie d'Alger, - ENST d'Alger, Algérie
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Lire l’articleINTRODUCTION
L’association par empilement de matériaux comme l’aluminium et le composite matrice époxy/fibres de carbone pose de nombreux problèmes en matière de perçage dus à la différence de leur usinabilité. De fait, on ne peut simplement juxtaposer les études réalisées sur chaque matériau constitutif pour réaliser un compromis acceptable. Il s’agit ici de rappeler brièvement et en préambule les résultats obtenus sur les deux familles constitutives dont les traits majeurs sont pour l’une, l’anisotropie et l’hétérogénéité et pour l’autre, l’isotropie et l’homogénéité.
Dans cet article, est présenté tout d'abord un synopsis de l'état de l'art sur les problématiques associés au perçage conventionnel des matériaux composites, de l'aluminium et des multi-matériaux. Par la suite, les résultats d’une campagne d’essais de perçage à sec d’un multi-matériau de type CFRP/Al permettant d’assurer un usinage avec des copeaux discontinus tout en garantissant un état de surface acceptable sont détaillés. Nous nous sommes intéressés dans un premier temps à l’étude de l’usinabilité d’un multi-matériau de type CFRP/Al en utilisant les outils disponibles sur le marché et sur le conseil de fournisseurs d’outils. Les objectifs étaient d’évaluer :
– l’influence des paramètres de coupe (vitesse de rotation et vitesse d’avance de l’outil) sur les efforts de coupe générés ainsi que sur la qualité d’usinage ;
– l’influence du nombre de trous percés sur l’évolution des efforts de poussée et de la rugosité dans le composite et dans l’aluminium ;
– l’intérêt d’utiliser des outils et des revêtements disponibles sur le marché lors du perçage des multi-matériaux de type CFRP/Al ;
– l’apport d’un nouveau revêtement de type nano-composite.
Dans un second temps, on s’est attaché au développement d’une nouvelle géométrie d’outils de coupe, dans le but d’assurer un perçage de composite de type CFRP/Al avec des copeaux métalliques discontinus, tout en garantissant une rugosité moyenne faible dans le composite (
) et dans l’aluminium (
).
Points clés
Domaine : assemblage, usinage, composites
Degré de diffusion de la technologie : Croissance
Technologies impliquées :
Domaines d’application : Aéronautique et spatial
Principaux acteurs français :
– Institut Clément Ader de Toulouse
Autres acteurs dans le monde : Université de Washington à Seattle
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Outils spécifiques4. Analyse des résultats
4.1 Influence des paramètres de coupe sur la forme et la taille des copeaux
L’analyse macroscopique de la formation des copeaux a montré que leur forme et leur taille lors du perçage d’une pièce en CFRP ne sont pas influencées par le choix des paramètres de coupe. Lors du perçage d’un matériau de type carbone/époxy, les copeaux se présentent sous la forme d’une poussière très fine constituée de grains de 0,1 à 4 µm. De telles dimensions sont très dangereuses pour la santé des opérateurs. Contrairement aux matériaux de type verre/époxy, leurs copeaux peuvent se présenter selon deux types : soit sous la forme de poussières moins fines (> 10 µm) que celles d’un carbone/époxy, soit sous la forme de petits copeaux friables de 5 à 15 mm de longueur.
À l’inverse, lors du perçage d’une pièce en aluminium, la forme et la taille des copeaux sont fortement influencées par la valeur de la vitesse d’avance de l’outil de coupe et cela quel que soit le type de l’outil de coupe utilisé dans cette étude (avec ou sans revêtement). La figure 3 représente l’influence de la vitesse d’avance sur la forme et la taille des copeaux d’aluminium après perçage avec des outils revêtus.
On note que le perçage avec une faible vitesse d’avance (f = 0,05 mm.tr−1) favorise l’apparition des copeaux continus (copeaux hélicoïdaux coniques et longs). Cependant, l’augmentation de la vitesse de rotation (de 1 050 à 2 750 tr.min−1) n’a pas révélé une influence sur la forme et la taille copeaux. Conformément à , les essais n’ont montré aucune différence sur la taille et la forme des copeaux lors de l’utilisation des outils revêtus, comparée à celle d’outils non revêtus. La même constatation a été faite sur l’influence de la géométrie de l’outil de coupe sur la forme des copeaux....
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Analyse des résultats
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - KOËNIG (W.), WULF (Ch.), GRASS (H.), WILLERSCHEID (H.) - Machining of fibre reinforced plastics. - Ann CIRP, 34, pp. 537-47 (1985).
-
(2) - ERIK (P.), INGVAR (E.), LEIF (Z.) - Effects of hole machining defects on strength and fatigue life of composite laminates. - Composite Part A, Vol. 31, pp. 141-51 (1997).
-
(3) - ZITOUNE (R.), COLLOMBET (F.)et al - Experiment-calculation comparison of the cutting conditions representative of the long fibre composite drilling phase. - Composites Science and Technology, Vol. 65, pp. 455-466 (2005).
-
(4) - ZITOUNE (R.), PÉRIÉ (J.N.), COLLOMBET (F.) et al - Coupe orthogonale sur composites fibres longues carbone/époxy : comparaison entre mesures de champs et calculs numériques. - Colloque National de Photo Méca. 2004, École des Mines d’Albi-Carmaux, CD Rom, ISBN 2-9511591 pp. 3-7 (2004).
-
(5) - AROLA (D.), RAMULU (M.), WANG (H.) - Chip Formation in Orthogonal Trimming of Graphite / Epoxy Composites. - Composites :...
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