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
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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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Présentation
État de l'art6. Conclusion
À cause du caractère fortement anisotrope et hétérogène des matériaux composites, le phénomène d’enlèvement de matière reste un problème ouvert et très complexe. Cette complexité est encore plus importante quand il s’agit du perçage des multi-matériaux. Dans ce chapitre, il a été montré que les revêtements et les géométries des outils disponibles sur le marché ne peuvent pas répondre aux attentes de l’industrie aéronautique pour le perçage automatisé. Cette attente est encore moins satisfaite si on souhaite une qualité d’usinage avec de faibles valeurs de rugosité moyenne et la génération de copeaux métalliques fragmentés.
Pour le perçage automatisé, nous avons présenté le système OPERA développé par la société Latécoère Service (LATECIS). D’autres systèmes sont disponibles ; citons les Unités de Perçage Automatisé (UPA) couramment utilisées sur les chaînes d’assemblage d’Airbus ou les robots de perçage qui peuvent assurer un usinage automatisé et qui sont employés lors de l’assemblage des portes d’avion du Boeing 787 chez Latécoère.
Nous avons montré que le perçage à sec avec un outil revêtu de type nanocomposite permet de réduire la rugosité moyenne dans le composite et dans l’aluminium, ainsi que les efforts de poussée avec des pourcentages significatifs. Avec ce type d’outil, on a pu assurer un usinage jusqu'au 60e trou, tout en garantissant un perçage de faible rugosité, l’absence de délaminage dans le composite, l’absence de bavure en sortie du trou et la présence de copeaux métalliques discontinus.
Lors du perçage avec un outil non revêtu et à partir du 70e trou, l’analyse au microscope électronique montre la présence de délaminage en sortie du trou de la pièce composite. Ce même phénomène est observé lors du perçage avec l’outil revêtu et cela jusqu’au 100e trou percé. On en déduit donc que la prédiction des efforts de poussée en fonction des paramètres de coupe ainsi que l’effort critique responsable du délaminage sont des points incontournables. Ce problème a fait l'objet d'un travail de modélisation détaillé dans les références ...
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Conclusion
BIBLIOGRAPHIE
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(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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