Présentation
RÉSUMÉ
Le protocole expérimental d'usinage par jet d'eau abrasif (JEA) proposé et validé sur une pièce isotrope (aluminium) est adapté aux matériaux composites. Sont mises en exergue deux différences majeures liées à l'effet du JEA entre les composites et l'aluminium que sont l'usinabilité et les variabilités. L'usinabilité des matériaux composites étant plus importante que celle de l'aluminium pour le JEA, des plages de paramètres d'usinage différentes sont retenues pour les composites. Plusieurs modèles concernant, d'une part, le débit d'abrasif optimal et, d'autre part, la vitesse d'avance en fonction des paramètres de coupe, sont donc proposés, ainsi qu'un modèle unique applicable aux deux matériaux. Pour finir, la pertinence du procédé d'usinage et des modèles identifiés en présentant des applications industrielles est illustrée.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Redouane ZITOUNE : Maître de conférences – HDR à l'IUT-A de l'université Paul Sabatier
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Francis COLLOMBET : Professeur à l'IUT-A de l'université Paul Sabatier
-
François CÉNAC : Responsable recherche et développement de Jedo Technologies
INTRODUCTION
Domaine : Aéronautique et spatial
Degré de diffusion de la technologie : Émergence | Croissance | Maturité
Technologies impliquées :
Domaines d'application : réparation des matériaux composites
Principaux acteurs français :
Pôles de compétitivité : Aerospace valley
Centres de compétence :
Industriels :
Autres acteurs dans le monde :
Contact :
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MOTS-CLÉS
conditions d'usinage composites jet d'eau abrasif Transport aéronautique spatial recherche-innovation Usinage Composites fabrication
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Accueil > Ressources documentaires > Matériaux > Plastiques et composites > Plasturgie : procédés spécifiques aux composites > Méthodologie spécifique à l'usinage des composites par jet d'eau abrasif > Protocole expérimental
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Détermination du débit d'abrasif optimal et de la vitesse d'avanceArticle inclus dans l'offre
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3. Protocole expérimental
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Les essais d'usinage ont été réalisés sur une machine JEA classique (c'est-à-dire de découpe) de production de marque Flow – Flying-bridge 4800 (figure 3). Les éléments qui la composent sont principalement :
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un châssis IFB Dynamic waterjet autorisant une vitesse d'avance maximale de 11 200 mm/min et une accélération maximale de 0,02 g ;
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une tête de coupe PASER® ECL plus ;
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une pompe axiale Hyplex® de 30 kW permettant une plage de 400 bar à 3 850 bar avec un débit maximum de 3,7 L/min.
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Les plaques d'aluminium usinées sont de type aéronautique avec la référence Al 2024T3. Pour l'usinage sur l'aluminium, 522 essais sont entrepris pour identifier le débit d'abrasif optimal et la profondeur maximale d'usinage. Les conditions d'usinage utilisées sont les suivantes :
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quatre pressions P allant de 500 à 1 250 bar (on note que pour des pressions plus faibles, la vitesse d'avance f est trop lente et pour des pressions plus élevées, les vitesses sont trop élevées pour la machine de découpe utilisée) ;
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quatre diamètres de buse d b allant de 0,127 à 0,325 mm (ces diamètres sont représentatifs des buses utilisables avec la pompe à entraînement direct utilisée avec une pression de 3 850 bar et un débit volumique de 3,1 L/min) ;
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huit débits d'abrasif D a adaptés aux paramètres hydrauliques (pression et buse) ;
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deux profondeurs d'enlèvement de matière h : 0,2 et 0,39 mm.
Ces valeurs sont ensuite utilisées pour identifier un modèle linéaire en logarithme d'usinage par JEA.
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Le composite usiné est en carbone/époxy HexPLY M21/35%/268/T700GC (de chez Hexcel Composites) de 20 plis avec une séquence d'empilement quasi isotrope polymérisée en autoclave. Dans ce cas, il est nécessaire de considérer les 570 essais réalisés pour identifier le débit d'abrasif optimal D aopt et la profondeur maximale d'usinage h max et ne pas pénaliser la précision du modèle d'usinage par JEA. Les paramètres JEA sont les suivants :
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quatre pressions P allant...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - HASHISH (M.) - AWJ trimming of 787 composite stringers. - Conference SAMPE 2010, Seattle, WA, 16 p., 17-20 mai 2010.
-
(2) - CÉNAC (F.), ZITOUNE (R.), COLLOMBET (F.), DÉLÉRIS (M.) - Abrasive water jet machining of composite materials. - Proceedings of 13th European Conference on Composite Materials (ECCM13), Edited by ASP (L.) and GAMSTEDT (K.), USB-Key Paper #1728, Stockholm, Sweden, 9 p., 2-5 juin 2008.
-
(3) - HASHISH (M.) - Status and potential of water jet machining of composites. - 10th American Water Jet Conference, Houston (1999).
-
(4) - MENG (H.C.), LUDEMA (K.C.) - Wear models and prediction equations : their form and content. - Wear 443-457, p. 181-183 (1995).
-
(5) - HASHISH (M.) - A model for abrasive-waterjet (AWJ) machining. - Journal of Engineering Materials and Technology, p. 154-162 (1989).
-
(6) - FINNIE (I.) - Erosion...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
1.1 Documentation – Formation – Séminaires (liste non exhaustive)
Journée scientifique et technique – AMAC – sur l'Usinage des matériaux composites Redouane Zitoune – 23 Mai 2012 – ONERA Chatillon http://www.jst-amac-usinage.iut-tlse3.fr/
Machining of Titanium Alloys and Composites for Aerospace Applications. Volume 763 doi: 10.4028/www.scientific.net/MSF.763 http://www.scientific.net/Title/Preview/2458
HAUT DE PAGE1.2 Laboratoires – Bureaux d'études – Écoles – Centres de recherche (liste non exhaustive)
Institut Clément Ader http://www.institut-clement-ader.org/pageperso.php?id=rzitoune
Jedo technologie http://www.jedotechnologies.fr/
Flow water jet http://www.flowwaterjet.com/
Association pour les matériaux composites (AMAC) http://www.amac-composites.org/
The WaterJet Technology Association (WJTA) and Industrial and Municipal Cleaning Association (IMCA) http://www.wjta.org/wjta/default.asp
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