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Malek HABAK, Raphaël VELASCO, Pascal VANTOMME Usinages des Composites - 23 octobre 2012 - Albert
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Usinage Des Matériaux Composites carbone / Epoxy
UPRES-EA3899
Malek HABAK, Raphaël VELASCO, Pascal VANTOMME
Doctorante: Yosra TURKIAuditeur CNAM : Jean Noêl LAURENT
Journée Technique sur l’usinage des composites 23:10/2012. Lycée Lamarck
M. CHERIF. I2M, Université Bordeaux 1. JEC 2011
Perçage multi-matériaux Perçage des matériaux composites
2
[(0°
/45°
/90°
/-45°
) 3] S
0°45°
-45°90°
8 m
m
0°
45°-45°90°
Perçage des matériaux composites
x3
x3
3
0 1,5 3 4,5 6 7,5 9 10,5 12 13,5 15 17,5
70
60
50
40
30
20
10
0 N=3000 tr.min-1
f =0,3 mm.tr-1
I: Entrée des arêtes
II: Entrée listels
III: Engagement pleine matière
IV: sortie arêtes
V: sortie listels
4
III
IIIIV
V
Fz (N)
Mz (N.cm)
Perçage des matériaux composites
Influence de l’avance
Entréedu trou
Résultats: Perçage
N=1800 tr.min-1
f =0,04 mm.tr-1
N=1800 tr.min-1
f =0,36 mm.tr-1
Sortiedu trou
N=1800 tr.min-1
f =0,04 mm.tr-1N=1800 tr.min-1
f =0,36 mm.tr-1
5
Perçage des matériaux compositesEndommagements
Propagation de fissure
6
Perçage des matériaux composites
7
8
Paramètres étudiés au cours du détourage
(°)Outil
(=6 mm)N (tr.min-1) Vf (mm.s-1) ap (mm)
0 Carbure 2 dents
8000 10 0,515 13500 30 1
2 dents
Détourage
9
Influence sur l’effort de coupe Fc
Détourage
10
Résultats et Analyses
Carbure 2 dents
Délaminage
Arrachements
Détourage
Coupe orthogonale
11
12
0
100
200
300
400
500
600
0 5 10 15 20 25 30
Effo
rt d
e po
ussé
eF p
(N)
Vitesse de coupe Vc (m.min-1)
Orientation des fibres
0° 15° 30° 90°
0
100
200
300
400
500
600
0 5 10 15 20 25 30
Effo
rt d
e co
upe
F c (N
)
Vitesse de coupe Vc (m.min-1)
Orientation des fibres
0° 15° 30° 90°
Influence de la vitesse de coupe Coupe orthogonale
0°
15 couches
Sens de l’avance de l’outil
Grossissement x100
Sens de l’avance de l’outil
Grossissement x100
Propagation de la fissure
= 0°
Sens de l’avance de l’outil
Rupture des fibres
= 15°
Sens de l’avance de l’outil
Grossissement x100
Ecrasement des fibres
0
100
200
300
400
500
600
0 15 30 45 60 75 90 105 120 135
Effo
rt d
e co
upe
F c(N
)
Orientation des fibres (°)
ap = 0,1 mm ap = 0,15 mm ap = 0,25 mmap = 0,35 mm ap = 0,5 mm
0
100
200
300
400
500
600
0 15 30 45 60 75 90 105 120 135Ef
fort
de
pous
sée
Fp (N
)Orientation des fibres (°)
ap = 0,1 mm ap = 0,15 mm ap = 0,25 mmap = 0,35 mm ap = 0,5 mm
13
14
Influence de l’orientation des fibres sur la formation du copeau
[1] R. Teti, Machining of composites materials, University of NaplesFrederico II, 2002.
[1]
= 0°
Sens de l’avance de l’outil
15
Influence de l’orientation des fibres sur la formation du copeau
[1] R. Teti, Machining of composites materials, University of NaplesFrederico II, 2002.
[1]
= 45°
Sens de l’avance de l’outil
16
Influence de l’orientation des fibres sur la formation du copeau
[1] R. Teti, Machining of composites materials, University of NaplesFrederico II, 2002.
[1]Sens de l’avance de l’outil
17
Champs de température
Sens de l’avance de l’outil
Surface usinée
Copeaux
Plaquette
θ= 0° θ= 15° θ= 45°
θ= 135°Procédé d’usinage: Coupe orthogonaleMatériau: UDVc = 2m/min
ap = 0,25 mm
Coupe orthogonale
18
19
Paramètres étudiés au cours du détourage
(°)Outil
(=6 mm)N (tr.min-1) Vf (mm.s-1) ap (mm)
0 Carbure 2 dents
8000 10 0,515 13500 30 130 Carbure
taille diamant
20500 50 1,545
24000 70 290
Paramètres étudiés Détourage
2 dents Taille diamant
Résultats et Analyses
Influence de la vitesse de rotation N sur l’effort de coupe Fc
Détourage
Carbure 2 dents Carbure taille diamant
20
21
Influence de l’orientation des fibres sur la rugosité Ra Détourage
Carbure taille diamantCarbure 2 dents
Coupe orthogonale
22
Usinage des composites
Type des outils
[2] Gohorianu G., Thèse, Université de Toulouse, 2008.
[2]
2323
Influence de la géométrie de l’outil à l’intérieur des trous
Arrachement des fibres
Fibres mal coupées
24
EcaillageDélaminage
Perçage des matériaux composites
Endommagements
Vitesse de rotation N (tr.min-1) 1800 3000 6000
Fd
Entrée du trou 1,7 1,8 1,8
Sortie du trou 1,6 1,4 1,5
Vitesse de rotation N (tr.min-1) 1800 3000 6000
Fd
Entrée du trou 1,2 1,2 1,225
Sortie du trou 1,5 1,6 1,6
Fd = Dmax / D
25
Compréhension et prévision du comportement des matériaux pendant la coupe (définition des paramètres les plus influents)
Perçage multi-matériaux
Obtenir des réponses numériques aux problématiques liées au développement d’un nouveau procédé ou de nouvelles géométries d’outils
Simulation - Optimisation
Conclusion
Fc = 11,9445 - 0,0012.N + 0,6611.Vf +19,9542.ap
26
Merci pour votre attention
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