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MEC3520Industrialisationdes produits - t 2012

Cours 8Procds de fabrication

par dformation plastique

Victor Calatoru, Ph.D., ing.

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Plan du cours

Forgeage

Matriage Laminage Hydroformage Formage incrmental Fluotournage Extrusion Autres procds de formage

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Forgeage Procd de fabrication des

pices lourdes, connu depuislongtemps (env. 7000 ans).

Mtal ltat plastique, puisdform soit en forme libresoit pour remplir une matrice

Forces pouvant aller des

milliers de tonnes-force Transformation dans la

structure interne du mtal Puddlage

Presse de forgeage hydraulique 2000 t FSSM-2000 LOIRE SAFE

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Tempratures pour forgeage (min 0,5temprature de fusion):

aciers bas carbone = 1250C aciers teneur en C >0.30% C = 1200C aciers allis et inox. martensitiques = 1220C

Forgeage

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Types de forgeage Forgeage en forme ouverte (par impact) Forgeage en forme ferme (matriage)

Perage la forge Fabrication des diffrentes formes la forge

Presse vilebrequin

Presse vilebrequin

Presse friction

Pressehydraulique

Presse marteau-pilon

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Matriage Procd similaire au forgeage, sauf

que le mtal est pouss dans uneforme ferme par les deux matrices.

La diffrence entre la forme initiale etfinale de la pice doit tre moindre,pour diminuer la force requise pour lafabrication.

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Hydroformage Deux procds de base : hydroformage des tles ou

des plaques et des tuyaux ou des tubes Procd sans perte de matire et sans consumables Utilis pour des matriaux haute plasticit, faible

paisseur

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Hydroformage La force est applique uniformment, dans toutes les

directions et dans tous les coins

Il faut tenir compte de llasticit du matriau, pourprvoir le surdimensionnement de la matrice. Pices avec des caractristiques mcaniques bonnes,

lgres, avec un bon fini de surface et bon prix

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Procd de mise en forme qui consiste dformerprogressivement une tle par repoussages successifs laidedunoutil.

Procd complmentaire lemboutissage. Peut tre utilis pour la fabrication en petites sries ou

pices uniques, avec des machines commande numrique.

Formage incrmentalSingle point incremental forming (SPIF)

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Machines et outils Outils tournants, sur des CNC rguliers Outils vibrateurs Machine spcialise

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Formage incrmental Il existe plusieurs manires dimplanter le formage

incrmental sur une MOCN ; celles-ci se regroupent en

deux familles :

- le formage ngatif : loutiltravaille sur la surface concave

de la pice et gnralement ne ncessite aucun support.

- le formage positif : loutil travaille sur la surface convexe

de la pice. Lutilisationdunsupport est indispensable.

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Applications du procd

Capot moteur dun vhicule agricoleUne section avant du Bullet train

du Shinkansen lchelle 1/2.5

Plusieurs domaines : Prototypage rapide pour la tlerie (automobile, aviation,

lectromnagers, art plastique)

Fabrication srie rduite (700 pices larges ou 250 pices petites) Domaine mdical

Applications en prosthtique

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Amliorations du procd Utilisation des outils multi-ttes Utilisation des tles martyre Utilisation des machines 5 axes Outils rtractables Prchauffage laser

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Procds de fabrication par laminage Les lingots solidifis sont transfor-

ms directement dans des profilesstandardiss par laminage.

On fabrique des plaques, desbillettes et des blooms enpremire tape, puis on continuele processus pour obtenir des

profiles finaux (fils, tubes, tles,profiles de construction, voiesferres, etc.)

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Fabrication des produits et des bruts

par laminage Le laminage peut amliorer la qualit des produits en

modifiant la structure mtallographique.

Ligne de redressement des tles Ligne de redressement des barres et fils

Lingot avec des

grains non-uniformes

Produit forgavec desgrains larges

Grains allongset orients

Produit lamin avec desgrains petits et uniformes

Formation des nouveaux grains

Croissance des nouveaux grains

Recristallisationcomplte

Laminage

chaud

PlaqueBarre

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Contraintes rsiduelles pendant lelaminage

Le diamtre des cylindres delamineur influence les

contraintes rsiduelles dansle matriau lamin

Diffrents arrangements des rouleaux des lamineurs

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Dfauts de laminage Dformation des cylindres de lamineurCause

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Laminage des profiles complexes Plusieurs oprations successives sont ncessaires

pour le laminage des sections complexes

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Procds de fabrication par extrusion

Extrusion directe Extrusion indirecte

Extrusion hydrostatique Extrusion par impact

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Produits raliss par extrusion Les matriaux utilisables pour la fabrication par

extrusion doivent prsenter une bonne plasticit froid ou au chaud (aluminium, laiton, alliages de

cuivre, argent, or, plastiques, caoutchouc)

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Autres procds dextrusion

Extrusion des profiles avec des cavits Le trfilage

Angle dapproche Caissonen acier

Filire encarbureDpouillesecondaire

Angle dattaque

Surface active

Cloche

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Le fluotournage

Procd de mise en forme froid de pices mtalliques axisy-mtriques de faible paisseur, par application et dformationd'un flan plat ou d'une bauche sur un mandrin tournant.

Le fluotournage, surtout employdans l'industrie arospatiale,permet de faonner des picesde rvolution de grandes

dimensions et de trs faiblepaisseur, sans soudage ni pertede matire, en matriaux les plusdivers : aciers rfractaires, aciersinoxydables, alliages lgers, etc.

Selon le dictionnaire Larousse

molette

mandrin

poussoir

bauche

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Avantages et applications Aucuns copeaux Caractristiques augmentes de 30% 80% Moyen dobtention rapide et uniforme des pices Possibilit dobtention unitaire ou en grande srie. Nez de lhlice des avions Articles de cuisine Luminaires, antennes paraboliques, poulies, etc.

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Le roulage

Le roulage consiste usiner une pice sans copeaux,par dformation. Un outillage spcifique appel"molettes", constitu de deux cylindres comportant le

mme profil que la pice usiner, est plac sur unemachine semblable une presse.

Le roulage en plonge : la pice est usine sans

se dplacer, la longueur du filetage dpend decelle de la molette.

Le roulage en enfilade : La barre se dplace

entre les molettes, ce qui permet de fileter detrs grandes longueurs.

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Variantes du procd

Mollette planefixe

Pice filete

BrutMollette planemobile

Mollette planemobile

Mollette cylindriquemobile

PiceAppui pour

la pice

Mollettecylindrique

fixeForceFilet usin Filet roul

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Fabrication des engrenages par roulage Mthode utilise aussi pour la fabrication des

engrenages, des roues de courroie profiles, surfacesmoletes, cages pour les roulements, arbres, etc.

Discussiongrenaillage ?

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Les outils pour fluotournage et roulage

Diamtre gnralement petit, tat de surface trs lisse. La pression des molette contre lbauche est de 5 80 Tonnes. Les fibres de matire sont dformes et la matire vient pouser la

forme des molettes.Permet une grande prcision : 0,01mm sur flancs,Augmente de 30% sur la duret et la rsistance la rupture,Amliore jusqu' 100% la rsistance la fatigue,Supprime les amorces de rupture en glaant la surface,Economise le temps et la matire,Permet de fileter de trs grandes longueurs

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Le repoussage Dimensions maximales pour repoussage : diamtre de 5 m et

paisseur de 20 mm. Repoussage manuel, connu depuis le Moyen Age Principales problmes : viter les plis et les dchirures du flan Tours CN adaptive, capables de mmoriser les oprations

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Repoussage et fluotournage La principale diffrence entre le repoussage et le fluotournage est que

le repoussage produit moins de variation du flan de lbauche (10 20% maximum)

Pour le fluotournage on produit une dformation plus importante(jusqu 90 %). Tour repousser Track Tronic M&M (Pays Bas),

pilot par ordinateur, assure une prcision dequelques diximes de mm

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Autres oprations de repoussagePr-bordage etbordage

Trononnage etrognage la moletteFiletage la rouletteRetreint dun cylindre

Fermeture des cylindres Machines pour dtourage, bordage et profilage

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Autres procds de formage

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