Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
Couramment utilisée en automobile pour la réalisation des jantes en aluminium ou dans le domaine de l'aérospatiale pour la fabrication de pièces en acier inoxydable de grande dimension, le fluotournage est une technique de déformation plastique des métaux particulièrement intéressante. Le principe se rapproche de celui utilisé par les potiers : il permet d'allonger une préforme axisymétrique en réduisant son épaisseur. Cet article présente les différents modes de fluotournage existants (conique et cylindrique) ainsi que l'analyse mécanique du procédé et de sa mise en œuvre. De même, sont présentés ici les machines et outillages impliqués ainsi que les caractéristiques des objets produits avec cette méthode.
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Widely used in the automobile industry for the manufacture of aluminum rims or in aeronautics for the manufacture of large stainless-steel parts, flow-forming is a highly interesting technique for the plastic deformation of metals. Its principle resembles that used by potters: it allows for the lengthening of an axisymetrical preform by reducing its thickness. This article presents the various existing modes of flow-forming (conical and cylindrical) as well as the mechanical analysis of the technique and its implementation. The machines and tools involved are also presented together with the characteristics of the objects obtained via this method.
Auteur(s)
-
Marie HOUILLON : Docteur de l'École des Mines de Paris -
INTRODUCTION
Utilisant un principe connu de longue date – il s'apparente à la technique du potier – mécanisé depuis les années 1950, le fluotournage consiste à déformer plastiquement les métaux par extrusion ponctuelle, la matière s'écoulant entre un mandrin mis en rotation et une ou plusieurs molettes exerçant une pression élevée. Le métal s'écoule en tournant, d'où le nom attribué au procédé.
Il permet d'allonger une préforme axisymétrique en réduisant son épaisseur. Cette réduction d'épaisseur est caractéristique du procédé, et l'on réserve le nom de repoussage aux mises en forme à épaisseur constante.
Suivant les matériaux, le fluotournage s'effectue à froid (c'est-à-dire sans chauffer les ébauches), ou à chaud (450 à 1 050 oC suivant les métaux).
Les pays de langue anglo-saxonne utilisent plusieurs termes équivalents : spinning, flow-spinning, flow-forming, flow-turning, shear spinning.
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Caractéristiques des produits obtenus6. Mise en œuvre du procédé
6.1 Préparation des ébauches
Le mode d'obtention des ébauches est lié au procédé de fluotournage.
En fluotournage conique, on utilise des flans découpés ou cisaillés, dans des tôles laminées. Un pré-emboutissage devient nécessaire pour obtenir des cônes à angle très fermé (α < 12o).
En fluotournage cylindrique, le godet de départ de faible longueur s'obtient :
-
par usinage dans la masse, pour les petites séries (10 à 100 pièces) ;
-
par emboutissage ou extrusion suivie d'usinage, pour les moyennes et grandes séries (quelques centaines à plusieurs dizaines de milliers de pièces).
Les qualités requises pour ces pièces concernent l'état de surface, la constance d'épaisseur et la microstructure.
Typiquement, les états de surface de départ correspondent à Ra = 0,8 à 1,6 μm pour la face en regard du mandrin et Ra = 1,6 à 3,2 μm pour la face externe. Des irrégularités de surface plus importantes seraient laminées sous les molettes, constituant de véritables amorces de rupture.
Les variations d'épaisseur tolérées sur ébauche sont de 0,02 à 0,05 mm pour des pièces finies à parois minces
et de 0,1 à 0,2 mm pour les produits épais (e > 3 mm).
Dans tous les cas, le matériau à fluotourner doit se présenter à l'état recuit (figure 14), ce qui peut conduire à pratiquer un traitement thermique de l'ébauche.
HAUT DE PAGE6.2 Mise au point de l'opération
La fabrication d'un produit nouveau par sa matière ou par sa forme passe impérativement par une phase de mise au point des conditions expérimentales.
Il s'agit d'affiner le réglage des paramètres à partir de valeurs moyennes issues de l'expérience antérieure, et en fonction de la qualité des premières pièces obtenues. Ruptures, mauvais états de surface, serrage important sur le mandrin, gonflement...
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Mise en œuvre du procédé
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - AVITZUR (B.) - Analysis of power spinning of cones. - Ph. – D. Thesis Univ. du Michigan (Bib. importante), Ed. University Microfilms International Am. Arbor Michigan, (USA) (1959).
-
(2) - AVITZUR (B.), YANG (C.T.) - Analysis of power spinning of cones. - J. of Eng. for Ind., (USA), p. 231-244, août 1960.
-
(3) - KALPACIOGLU (S.) - On the mechanics of shear spinning. - J. of Eng. for Ind., (USA), p. 125-130, mai 1961.
-
(4) - KOBAYASHI (S.), HALL (I.K.), THOMSEN (E.G.) - A theory of shear spinning of cones. - J. of Eng. for Ind., (USA), p. 485-495, nov. 1961.
-
(5) - KALPACIOGLU (S.) - Application de la méthode analytique à un problème technologique : cas du fluotournage. - 9e Conf. des Chefs de l'Ordonnance Materials Research, The Cincinnati Milling Machine Company, p. 2-27, août 1962.
-
(6) - HAYAMA (M.), MUROTO (T.) - Theoretical...
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