Basées sur l'utilisation de grains d'abrasifs libres ou liés entre eux (meules) ou à un support (bandes, papier...), les opérations d'usinage par abrasion (abrasive machining) sont extrêmement variées : elles vont des opérations d'écriquage à la meule des brames ou blooms d'acier élaborés par coulée continue à la réalisation par polissage des circuits micro-électroniques ou des pièces d'optique de haute résolution, en passant par la fabrication ou la finition par rectification des pièces mécaniques de toutes sortes (outils de mise en forme par déformation plastique des métaux ou par injection des polymères, pièces de roulements, éléments de machines...), le ponçage du bois, le polissage du marbre et du granit... Ainsi, certains auteurs estiment que le coût des seules opérations de rectification représente 20 à 25 % du coût des opérations d'usinage dans un pays industrialisé. Par ailleurs, le travail par abrasion est la seule possibilité économique pour : usiner les matériaux de très hautes dureté et/ou de haute fragilité : aciers à roulement martensitiques, aciers rapides dans l'état métallurgique d'utilisation, alliages réfractaires, carbures métalliques, verres, céramiques ; réaliser les très faibles rugosités (de l'ordre du nm) indispensables à certaines applications optiques, microélectroniques, micromécaniques... Il faut noter enfin que les interactions entre les grains abrasifs et la pièce usinée sont très proches des interactions entre pièces frottantes qui conduisent à leur usure par abrasion, un des modes d'usure les plus importants des outils de mise en forme (cylindres de laminoir, matrices de forgeage, filières de filage et tréfilage...), des éléments de machines ou des produits manufacturés. Les performances des procédés d'usinage par abrasion ne cessent de s'améliorer du fait des besoins industriels croissants. Toutefois, malgré leur grande importance économique, les procédés d'usinage à l'abrasif restent largement méconnus et leurs aspects scientifiques mal compris et mystérieux. Cet article, consacré aux aspects mécaniques de l'abrasion, a pour objectif de commencer un bilan des connaissances scientifiques sur ce type d'usinage ; le lecteur pourra également se reporter aux articles spécialisés de la présente rubrique pour une description plus précise des modalités de mise en œuvre des divers procédés. Les méthodes d'étude expérimentale et théorique des phénomènes microscopiques impliqués dans l'abrasion feront l'objet de l'article [BM 7 053] (avril 2009), deuxième partie de ce dossier sur l'usinage par abrasion.
Basées sur l'utilisation de grains d'abrasifs libres (abrasion à trois corps) ou liés entre eux (meules) ou à un support (abrasion à deux corps), les opérations d'usinage par abrasion (abrasive machining) sont extrêmement variées et d'un très grand intérêt pratique : opérations d'écriquage à la meule des brames ou des blooms d'acier élaborés par coulée continue, fabrication ou finition par rectification des pièces mécaniques de toutes sortes (outils de mise en forme par déformation plastique des métaux ou par injection des polymères, pièces de roulements, éléments de machines...), ponçage du bois, polissage du marbre, du granit..., réalisation par polissage des circuits microélectroniques ou des pièces d'optique de haute résolution. Par ailleurs, le travail par abrasion est la seule possibilité économique pour : usiner les matériaux de très hautes dureté et/ou de haute fragilité : aciers à roulement martensitiques, aciers rapides dans l'état métallurgique d'utilisation, alliages réfractaires, carbures métalliques, verres, céramiques ; réaliser les très faibles rugosités (de l'ordre du nm) indispensables à certaines applications. Il faut noter que les interactions entre les grains abrasifs et la pièce usinée sont très proches des interactions entre pièces frottantes qui conduisent à leur usure par abrasion, un des modes d'usure les plus importants des outils de mise en forme, des éléments de machines ou des produits manufacturés. Les performances des procédés d'usinage par abrasion ne cessent de s'améliorer du fait des besoins industriels croissants. Toutefois, malgré leur grande importance économique, les procédés d'usinage à l'abrasif restent largement méconnus et leurs aspects scientifiques mal compris et mystérieux. L'article [BM 7 052] , première partie de ce dossier sur l'usinage par abrasion, présente les principaux procédés et effectue quelques rappels sur la rhéologie des matériaux. Il énonce la loi de Preston-Archard, montre comment elle permet une analyse mécanique à l'échelle macroscopique des procédés d'usinage par abrasion, en prenant pour exemple le rodage, et en discute l'origine physique. L'objectif de cet article [BM 7 053] est de décrire plus en détail les phénomènes mécaniques impliqués à l'échelle microscopique dans l'usinage par abrasion et, ainsi, fournir des modèles d'estimation de la vitesse d'abrasion k de la loi de Preston-Archard et l'état de surface final des pièces. Pour cela, il décrit les modalités de mise en œuvre et les résultats des diverses méthodes d'étude expérimentale et théorique des phénomènes impliqués dans l'abrasion ; il s'agit de deux types d'essais : les essais de rayure qui permettent l' étude directe des phénomènes élementaires en abrasion deux corps en simulant l'interaction entre un matériau, ductile ou fragile, et un abrasif de cinématique et de forme connues ; les essais d'abrasion qui permettent de rendre compte des phénomènes à l'échelle globale en abrasion deux corps et trois corps réalisée en mode ductile comme en mode fragile. Cet article est consacré aux aspects mécaniques de l'abrasion. Les aspects thermiques qui concernent principalement la rectification et y jouent un grand rôle seront présentés dans un autre article dédié à la rectification. Les phénomènes chimiques, quant à eux, sont présents et exploités dans le procédé de polissage chimio-mécanique et le point des connaissances à ce sujet sera effectué dans un article consacré au polissage. Un tableau des notations et symboles est présenté en fin d'article.
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.
Dans votre projet de conception, une ou plusieurs étapes font appel à l’assemblage. Vous souhaitez bien comprendre les phénomènes en jeu afin de mieux en contrôler le process ?
Cette fiche, la première d’une série consacrée à l’assemblage, vous donne l’essentiel des notions préliminaires dont la maîtrise est indispensable. Elle reste volontairement large, afin d’être applicable quels que soient les matériaux et la technologie utilisée.
Vous saurez ainsi :
Un outil incontournable pour comprendre, agir et choisir- Nouveauté !
L’action toxique locale d’une substance chimique peut se traduire par une action néfaste localisée à l’endroit de contact avec l’organisme (voies respiratoires, peau, œil).
Elle est le résultat de contacts accidentels et limités dans le temps à concentrations/doses élevées.
La tolérance locale est un problème d’innocuité à court terme.
Il vous faut comprendre les mécanismes d’irritation et de corrosion respiratoire, cutanée et oculaire afin de savoir choisir les tests qui permettront d’évaluer le danger d’irritation et de corrosion. Vous pourrez ainsi procéder au classement et à l’étiquetage des substances chimiques et mettre en place les moyens de prévention adaptés.
Les fiches pratiques répondent à des besoins opérationnels et accompagnent le professionnel en le guidant étape par étape dans la réalisation d'une action concrète.
La soudure par frottement permet d’assembler par simples déplacements linéaires relatifs deux pièces de matière thermo-fusibles compatibles. Le principe fonctionne donc pour tous les matériaux quels qu’ils soient mais, dans ces fiches pratiques, nous nous limiterons aux assemblages de pièces en thermoplastique.
Recherchons les paramètres pertinents en essayant d’expliquer l’environnement matériel de ce procédé de soudage.
Avec les thermoplastiques, et lorsque toutes les conditions sont réunies, la soudure par vibration permet d’obtenir des soudures très résistantes et étanches à l’air.
Un outil incontournable pour comprendre, agir et choisir- Nouveauté !
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