samedi

Le pliage


A - Au niveau des fibres, que se passe-t-il ?
Lors du pliage, la tôle subit une pression qui change l’orientation des fibres.
Les fibres intérieures sont comprimées alors que celles extérieures subissent un étirement.
L’angle obtenu est appelé « angle de pliage ».

Entre les deux zones de déformations, la fibre neutre qui ne subit aucun allongement ni raccourcissement sera la base de notre calcul de la longueur développée.
En effet, si nous savons déterminer la longueur de cette fibre qui ne subit aucune déformation après pliage, nous
trouverons la longueur de la tôle avant pliage.



II – La cotation en pliage.
En pliage, plusieurs cotations apparaissent : la longueur d’un bord plié, le rayon de pliage, l’angle de pliage, la longueur de pliage, etc. … Nous allons passer en revue tous ces paramètres.


La cotation d’un bord plié se fait en intérieur ou extérieur ou même suivant des cotes mixtes
entre l’intérieur et l’extérieur, cela en fonction du dessinateur ou des contraintes à respecter
pour certaines pièces (contraintes d’ajustement par exemple).
Le rayon de pliage appelé aussi rayon intérieur de pliage ou Ri.
Le rayon de pliage est défini selon la machine employée et les contraintes du dessin de la
pièce. La plupart du temps, le dessin n’impose pas de rayon. C’est la machine utilisé qui
définira à ce moment sa valeur.
Sur une presse plieuse : le rayon intérieur dépend du Vé. On admettra :
Ri = Vé/6
A noter que le rayon intérieur possible varie aussi en fonction de la matière et de son
coefficient d’allongement. Retenons que plus la matière est malléable, plus le rayon intérieur
pourra être petit, sans que l’on observe des défauts de criquage (cassure à l’extérieur du pli).


Sur une plieuse universelle : le rayon de pliage est défini par l’opérateur (ou le plan de définition) durant le réglage du tablier de la machine. Dans ce cas, nous travaillerons avec le rayon extérieur du pli, le tablier parcourant l’extérieur du pli.


L’autre paramètre, essentiel en pliage : l’angle de pliage ou l’angle du pli.
Il est défini par le dessin de définition de la pièce et peut être réalisé suivant les capacités machine.
L’angle le plus travaillé est celui de 90° (entreprises de tôlerie fine pour des coffrets, armoire, etc. …)
La longueur développée d’une pièce pliée varie en fonction de l’angle de pliage (voir tableau des L (pertes au pli).
Le L peut-être comparé à la perte de longueur de matière entre l’état final (pièce pliée) et l’état initial (pièce à plat).


La longueur de pliage.
La longueur du pli est aussi appelé ligne de pliage. Ce paramètre fait varier la force à appliquer pour un pli. Plus la longueur est grande, plus grande sera la Force nécessaire.


III Les paramètres de pliage.
Nous allons aborder les paramètres qui influencent le pliage sur presse-plieuse.
La détermination des paramètres commence par la lecture d’un abaque de pliage. Il en existe plusieurs sortes, souvent dépendants des machines utilisées (Presse plieuse Amada, LVD, Colly, etc. …)


En fonction de l’épaisseur de la tôle (ici 2 mm par exemple), nous pouvons déterminer
plusieurs paramètres tels que :
· La valeur du Vé : ici Vé = 16 mm. Il s’agira toujours de la largeur en millimètre du Vé quelque soit sa forme (vé à 88°, vé à 30° ou même une matrice rectangulaire). Le choix du Vé est déterminant. En général on utilise :
Vé = 6 à 8 x ép.
Pour des pièces d’épaisseur supérieure à 4 mm on utilise :
Vé = 10 à 12 x ép.

· La valeur du bord mini : b = 11 mm. Il s’agit de la valeur minimale de la cote intérieure d’un pli sur un vé donnée. Si votre cote intérieure est plus petite que b, votre tôle glissera dans le vé sans être pliée.
· La valeur du rayon intérieur : Ri = 2,6 mm.
· La Force en Kn/m (ici 170 Kn de pression à appliquer pour 1 mètre de pli). Elle est proportionnelle à la longueur de pliage. Plus votre pli est long plus la force sera grande.
Choix des paramètres.
L’ordre souvent rencontré lors d’un exercice pour choisir les paramètres de pliage ainsi que de déterminer les données de fabrication est le suivant.









vendredi

Moulage Définitions


Empreinte (MPN 1 – MGM 142 à 149):
L'empreinte est conçue pour donner après solidification et refroidissement de l'alliage, une
pièce dont la forme, les dimensions, l'état de surface, la compacité et les caractéristiques
sont définies par un cahier des charges.
Outre une géométrie « en creux » de la pièce à obtenir, adaptée aux retraits l’empreinte
contient entre autre un système d’attaque de coulée et une alimentation.

• Attaque de coulée (MGM 148 - 197) :
L’attaque de coulée est la canalisation au contact de la pièce à réaliser qui assurera un bon
écoulement du métal en fusion sans dégradations du moule.
Ce système d’attaque contient généralement une géométrie formant un filtre, qui régularise
l’écoulement et filtre certaines « crasses ».
Ces canalisations peuvent également avoir des géométries permettant de capter les
« crasses » et les « scories » (qui flottent sur le métal en fusion).
Ces canalisations sont aussi étudiées pour favoriser la rupture des formes résultant de ces
canaux et entonnoirs qui restent liés à la pièce démoulée (décochage). On peut de cette
manière réduire les coûts d’ébarbage (à la disqueuse) et de parachèvement.

• Alimentation (entonnoirs de coulée, masselottes) (MGM 203 – 208)
L’alimentation se présente en général sous la forme d’un ou plusieurs entonnoirs contenant
une réserve de métal en fusion compensant le contraction, pendant la phase de
solidification.

• Noyaux (MPN 38 – 64 – 78 – MGM 147 - 161 – 165 - 414)
L’empreinte peut également recevoir des noyaux qui réalisent les formes qui n’ont pas été
obtenues par le moule ou qu’il est plus économique de réaliser avec noyaux
Ces noyaux peuvent être internes ou externes .
Ils peuvent être monoblocs ou assemblés.
On essaiera de positionner ces noyaux par des portées de noyaux qui seront en prise dans
le moule.


Lorsque c’est nécessaire, on utilisera des portées de noyaux, généralement en métal, qui
resteront internes à la pièce moulée. En principe, ces portées de noyaux sont fusibles.
Les noyaux sont détruits après démoulage lorsqu’ils ne peuvent pas être extraits de la pièce
moulée. Dans ce cas, ils sont réalisés en sable dans des « boîtes à noyaux » métalliques le
plus souvent, mais aussi en bois, en résine synthétique (MPN 64) (voir les sables et liants
utilisés pour les moules)
Lorsque leur extraction est possible après démoulage, ils peuvent être métalliques (c’est la
cas des broches extractibles qui sont guidées dans les moules métalliques).

• Insert (MPN 49) :
Un insert est une pièce (métallique en général) remmoulée* dans l’empreinte du moule.
L’insert reste donc prisonnier de la pièce moulée.
Les inserts peuvent êtres adoptés pour :
- extension des fonctions de la pièce moulée : amarrages, ailettes, ancrages
- simplification du moule ou des noyaux : circuits tubulaires complexes par exemple
- faciliter l’usinage : en insérant par exemple un insert en fonte grise dans une matrice en
fonte blanche (l’usinage de la fonte grise est plus facile que celui de la fonte blanche)
* remmouler : installer au moment de l’assemblage des différents moules constituant l‘empreinte
• Mise au mille (MPN 1)
Masse d’alliage coulé dans un moule pour obtenir 1000 grammes de pièce parachevée
• Retassure (MPN 5 – MGM 408 - 418)
Cavité se formant à l’intérieur ou à l’extérieur des pièces durant la phase de solidification.
Elle est due aux retraits mal contrôlés.
Pour éviter les retassures, il faut orienter la solidification vers un système d’alimentation en
métal liquide (entonnoir de coulée ou masselotte) ou disposer judicieusement des
refroidisseurs.

• Crique (MPN 5 – MGM 408 - 417)
Les criques sont des fissures dues à des « retraits gênés ». Les contraintes de cohésion
étant dépassées lors des retraits importants, il y a fissuration localisée dans la zone la plus
sollicitée.
On évite les criques par une conception appropriée : éviter les grandes longueurs rectilignes,
les angles vifs,…

• Soufflure (MPN 5 – MGM 405 – 410 - 418)
Cavité formée dans l’alliage en cours de solidification due à la présence de gaz provenant
soit du moule, soit du métal liquide.
On traite ce problème grâce à des charges incorporées au matériau du moule, par un bonne
maîtrise de la fusion, une conception adaptée du moule favorisant l’évacuation des gaz (évents).

• Ségrégation (MPN 5 – MGM 410)
Hétérogénéité chimique se produisant à la solidification.
On peut les réduire par agitation du bain d’alliage avant coulée, maîtrise de la fusion, qualité
du système d’attaque de coulée.

• Contraintes résiduelles (MPN 5 – MGM 414)
Le « retrait gêné » et l’anisotropie du refroidissement de la pièce de fonderie créent des
contraintes internes, résiduelles après refroidissement. Elles provoquent des petites
déformations locales, voire des ruptures.
On peut réduire ces contraintes internes par des traitements thermiques adaptés.

Le moulage en sable


On distingue deux types de modèles :
Les modèles en deux parties :
Le modèle est réalisé en bois, en résine ou en plâtre… Il donne la forme de la silhouette de la pièce et des autres contours extérieurs comme les portées de noyau.
La plaque modèle :
La plaque modèle est réalisée en acier, en bois, en résine ou en plâtre… Il donne la ½ forme de la silhouette de la pièce et des autres contours extérieurs comme les portées de noyau.

Energies renouvelables

Lors des 8èmes Journées de l'Environnement organisée par l'Institut Polytechnique LaSalle Beauvais, des représentants de cette école d'ingénieurs post-bac mais aussi de Total, de l’Ineris, de l’Irdpe, de l’IES-EMCA ont fait le point sur l'avancée des recherches et des nouvelles techniques liées aux énergies renouvelables..
En 2050, la population mondiale atteindra 9 milliards d'habitants, soit 2 milliards de plus qu'à la fin de cette année ont rappelé d’entrée Michel Dubois (LaSalle Beauvais) et Luc de Marliave (Total) lors des 8émes Journées de l'Environnement organisée par l'Institut Polytechnique LaSalle Beauvais. Sauf crise majeure, la croissance économique globale, surtout tirée par les pays dits émergents, entraînera, en absence de changement, une croissance de la demande mondiale en énergie d'au moins 40 % par rapport à la demande actuelle.

samedi

PROCEDES DE MISE EN FORME

L’EMBOUTISSAGE



L’emboutissage est une technique de fabrication permettant d’obtenir, à partir d’une feuille de tôle plane et mince, un objet dont la forme n’est pas développable selon un plan. La tôle est appelée « flan », qui est la matière brute qui n’a pas encore été emboutie.
L’emboutissage est un procédé de fabrication très utilisé dans l’industrie automobile, dans l’électroménager, etc…

Le principe est basé sur la déformation plastique du matériau (en général un métal) déformation consistant en allongement ou rétreint local de la tôle pour obtenir la forme désirée. Par suite de la conservation globale (au moins approximative) du volume du matériau, les zones d’étirement subissent un amincissement (qui doit rester limité pour éviter la rupture) et les zones de rétreint (compression) subissent une combinaison d’épaississement et de plissement : on cherche en général à éviter ce dernier effet, mais il ne peut jamais être complètement absent et on cherche donc à le provoquer dans des parties de tôle qui seront éliminées dans la suite du processus de fabrication.

L’emboutissage se pratique à l’aide de presses à emboutir de fortes puissances munies d’outillages spéciaux qui comportent, en le principe, trois pièces :
Une matrice, en creux, épouse la forme extérieure de la pièce, un poinçon, en relief, épouse sa forme intérieure en réservant l’épaisseur de la tôle, un serre-flan entoure le poinçon, s’applique contre le pourtour de la matrice et sert à coincer la tôle pendant l’application du poinçon. Des joncs sont parfois utilisés pour freiner le glissement de la tôle (retenue de l'acier).

I.1.                     LE PLIAGE (Figure I.3)
Le pliage (ou cambrage) est une opération de mise en forme permettant d’obtenir, à partir des tôles, une pièce développable, par la réalisation d’un ou plusieurs angles adjacents présentant des arrêtes plus ou moins arrondis.
Cette opération de formage bien que très souvent utilisée industriellement, mais les connaissances sur ce sujet restent assez limitées.
Le pliage des tôles peut concerner des pièces de grande dimensions utilisées dans l’industrie au turbine, jusqu’à des pièces de précision utilisées dans le domaine électrique.
Pour les pièces de grande dimension, la connaissance des efforts de pliage est primordiale pour le choix de l’outillage et la presse, pour les petites pièces, c’est souvent la précision sur les formes qui guide le choix des paramètres fonctionnels du pliage

On distingue différents modes de pliage:
1°) Pliage par rotation d’un outil pivotant utilisé essentiellement pour les petites séries, manutention des pièces lourde d’épaisseur e >4mm
Evite la déformation de la tôle résultant de la partie libre par rapport au pliage par outil à action verticale.
2°) Pliage entre poinçon et matrice sur presse (Figure I.4 et I.5)
a)      Pliage à un rayon  important :
La pièce est formée à un grand rayon  RP/e >10, pour obtenir un rayon de pliage  précis il faut tenir compte du retour élastique de la tôle. 

b)      Pliage en V :
L’opération  consiste à déformer plastiquement une tôle en flexion, la flexion est imposée par le poinçon agissant dans l’axe de V. La tôle étant en appuie sur les deux bords du V de la matrice.

a)      Pliage en U :
Le pliage en U vise à obtenir une pièce à fond plate, celui ci faisant le plus souvent un angle à90° avec les deux ails pliés. On distingue 2 types de pliage en U (pliage avec jeu/pliage avec étirage).

a)      Pliage sur élastomère :
Ce procédé consiste à remplacer la matrice par un coussin élastique en caoutchouc enchâssé dans un support métallique.
Ce mode de pliage convient particulièrement à la mise en œuvre des tôles minces (e <2mm) la précision de la pièce à obtenir dépend de la dureté de l’élastomère, des dimensions du coussin, de la pénétration du poinçon ; ce procède de  pliage permet le pliage en V comme le pliage en U.

Pendant  l’action de pliage, la tôle est pliée d’un angle Ө0, lorsque le poinçon soulève, l’angle s’ouvre  légèrement  dû au relâchement des contraintes élastiques appelé retour élastique.
Pour obtenir une pièce avec des cotes précises il faut tenir compte de retour élastique au moment de la conception d’outillage, ou bien il faut faire une opération de pliage avec frappe.

I.1.                     Repoussage
3.1 Repoussage au tour (Figure I.6)
Le repoussage au tour se caractérise par l’action d’un galet qui déforme progressivement un flan circulaire pour lui faire épouser la forme d’un mandrin (figure 4). Le flan est appliqué contre le mandrin par l’action d’un disque presseur ou d’une contre-pointe. L’ensemble est entraîné en rotation. Cette opération est effectuée à froid ou à chaud. Ce procédé est employé pour le formage de pièces de révolution.
L’épaisseur initiale du flan est approximativement conservée sur la pièce. Pour le formage d’une calotte sphérique ou de la salière (pôle) d’un fond torisphérique, on travaille en fluo projection : il y a un amincissement local tel que e 1 = e 0 cos α
(e0 épaisseur initiale ; e1 épaisseur finale ; α angle au centre définissant la position du point considéré par rapport à l’axe de la pièce).
En chaudronnerie, on utilise le repoussage pour former des calottes sphériques et des fonds bombés de forme elliptique, torisphérique ou hémisphérique. Ce procédé est utilisé pour des petites ou moyennes séries. L’outillage est 3 à 5 fois moins cher que pour l’emboutissage. Le temps de formage est plus court que pour l’emboutissage au coup par coup.

3.2 Outillage
Il est constitué d’un mandrin et d’un galet de formage. Le mandrin, en acier ou en fonte, a la forme intérieure de la pièce. Il faut un mandrin pour chaque pièce à former. Pour former des fonds torisphériques de même type et de même diamètre extérieur mais, d’épaisseur variable, il est possible d’utiliser un mandrin en deux parties. Seule la partie correspondant au rayon de carre est changée pour former des épaisseurs différentes.
Pour former les tôles fortes, on emploie un galet libre en rotation qui limite le frottement entre l’outil et le métal. Le galet est en acier ou en fonte alliée. Pour diminuer le marquage de l’outil sur la pièce, on peut utiliser des galets en matière synthétique pour former les alliages d’aluminium, en bronze ou en aciers inoxydables.


3.2 Tour à repousser (Figure I.7)
Pour travailler les tôles fortes, on emploie des tours à repousser à commande hydraulique. Dans certains cas, un contre-appui actionné hydrauliquement permet d’éviter la formation de plis au cours du formage. Un chariot croisé à commande hydraulique permet d’obtenir un travail régulier. La commande du chariot qui supporte le galet de formage peut être manuel, semi-automatique ou automatique.



La commande automatique est constituée d’un dispositif de copie qui, par l’intermédiaire d’un gabarit et d’un palpeur, règle le déplacement du galet de formage. La vitesse de rotation est réglable en continu : ainsi, pour la fabrication de fonds bombés de grand diamètre, la vitesse de rotation est réglable de 1 à 300 tr/min. Certains tours sont équipés d’une variation automatique de la vitesse de rotation par rapport à l’avance du chariot.
Les tours de repoussage permettent de former des fonds bombés jusqu’à 5 000 mm de diamètre et   30 mm d’épaisseur pour un acier non allié formé à froid, ou jusqu’à 80 mm d’épaisseur pour un travail à chaud.
En remplaçant le galet de formage par un outil approprié, il est possible d’exécuter des opérations de finition telles que détourage et bordage.
 

3.3 Repoussage sur machine à former les bords (Figure I.8)
 Il s’agit d’une technique de formage spécifique aux pièces de révolution présentant un bord arrondi. Le bord est formé par l’action d’un galet bordeur qui vient repousser la tôle contre un galet qui a la forme du bord à réaliser (figures I.8). L’entraînement est assuré par le galet de forme. La vitesse de rotation est réglable en fonction du rayon de carre, du diamètre et de l’épaisseur de la pièce. Pour les grands rayons de carre, le formage est réalisé en plusieurs passes.



Ce procédé est employé essentiellement pour le formage des bords des fonds bombés. Les fonds torisphériques sont formés en deux opérations : emboutissage au coup par coup  ou repoussage d’une calotte sphérique, puis formage du bord par repoussage sur machine à former. Les avantages de cette méthode de formage sont les suivants :
— augmentation du rendement par suite du temps d’utilisation plus court de chaque machine ;
— réduction du temps de changement d’outillage et de réglage ;
— faible investissement en outillage pour une grande variété de fabrications
— capacité de formage à froid plus grande que pour d’autres procédés (repoussage ou emboutissage complet sur une seule machine).
On citera comme inconvénients :
— un investissement plus important pour les machines ;
— une main-d’œuvre doublée compensée en partie par l’augmentation du rendement.
Cette technique permet également de former une pièce hémisphérique à partir d’un tronc de cône soudé à une calotte sphérique (figure I.9).



Il est possible de former à froid des épaisseurs allant jusqu’à 45 mm. Au-dessus de 30 mm, il peut être avantageux de former à chaud ; dans ce cas, la capacité de déformation de la machine est augmentée de 50 %. La mise en température du flan avant formage est réalisée soit dans un four, soit localement sur la machine à l’aide d’un système de chauffage par induction.


Quelle que soit la valeur du rayon à obtenir, on emploie le même galet bordeur. Le galet de forme doit avoir un rayon R égal au rayon de la pièce à former. Les galets sont en fonte sphéroïdale trempée superficiellement. Pour les pièces qui demandent un très bon état de surface, il est préférable d’utiliser des galets recouverts d’une résine adaptée au métal travaillé.







hydoformage


Les technologies conventionnelles utilisées dans la mise en forme des structures minces de type coque tel que l’étirage ou le pliage ont montré leur limitation dans la  production des grandes séries surtout pour les pièces de tailles importantes ou de formes complexes.
Face à cette insuffisance, la technologie de l’emboutissage s’est développée pour occuper une place de plus en plus importante dans les différents secteurs industriels. Bien que cette technique a permis de résoudre les problèmes de complexité de forme et de tailles des pièces, des difficultés de mise en œuvre restent à surmonter. De telles difficultés proviennent surtout du coût élevé  des installations puisque on fait appel à des grandes  presses, à cela s’ajoute les problèmes  d’usure des composants (poinçon et matrice) et les défauts surfaciques des pièces embouties. C’est ainsi que s’est imposé, petit à petit,  la mise en forme des tôles et des tubes par hydroformage.
Comparé au procédé classique, ou les efforts de mise en forme sont transmis à travers un contact solide-solide, l’hydroformage utilise plutôt un contact solide-fluide. Le poinçon est ainsi remplacé par un fluide assurant la transmission intégrale, en tout point de l’interface, d’une pression uniforme. Ceci élimine le nébuleux problème  des frottements. La simplicité de la mise en œuvre de nouveau procédée, le coût relativement modéré des installations, la réduction de l’usure et la qualité du produit fini sont les principaux atouts de ce procédé.

vendredi

Un thermoplastique conçu à base de plumes de poulet

Une équipe américaine a développé une des plumes de poulet thermoplastique solide et résistant à l'eau, la base serait plus hydrocarbures, mais plusieurs.
Difficile de s'appuyer sur la première tentative à l'information qui sort vers le 1er avril. Et pourtant, une équipe de chercheurs et doctorants affiliés à l'Institut de l'agriculture et des ressources naturelles, Université de Nebraska-Lincoln, dirigée par un éminent spécialiste des questions de matériaux naturels, Mme Yiqi Yang, a fait un pas de géant dans le développement de une matière plastique à partir de déchets organiques, en particulier des plumes de poulet. Pas n'importe quel type de plastique, car il s'agit d'un thermoplastique. Un thermoplastique est un matériau qui, contrairement à un thermodurcissable, peut ramollissent lorsqu'ils sont chauffés au-dessus d'une certaine température, mais retrouvera sa force en dessous. Cette qualité rend potentiellement recyclables, car la thermoplasticité "est réversible et possède une excellente aptitude au moulage. Trouvé parmi nylon thermoplastique, le polystyrène, le polychlorure de vinyle (PVC) ou encore en polyéthylène. Ils sont très présents dans notre vie chaque jour, et faire beaucoup dematières premières et d'énergie sous forme de chaleur.
Alternative au pétrole Habituellement à base d'hydrocarbures (pétrole ou gaz naturel), Yiqi Yang a réussi à trouver une technique pour créer un matériau thermoplastique à partir abondant, peu coûteux et bien évidemment "renouvelables" plumes de poulet, dont le seul but était loin d'être un aliment de base de l'alimentation de mauvaise qualité (rappelez-vous la maladie de la vache folle ...). Plumes, ils sont essentiellement constitués de kératine, la molécule dans nos cheveux et des ongles, et pourrait donner le plastique une certaine résistance et une durabilité limitée. Cela provient d'une polymérisation thermoplastique (qui est la réaction chimique créant de grosses molécules plus ou moins identiques, que les canaux) en utilisant des produits chimiques, y compris l'acrylate de méthyle, qui est un composant de vernis vernis à ongles. "D'autres ont essayé de développer des plumes thermoplastique, mais sans grand succès une fois en contact avec de l'eau», dit Yang Yiqi. "Avec cette nouvelle technique, que nous croyons être le premier à démontrer que nous pouvons créer des plumes de poulet thermoplastique stable dans l'eau, tout en conservant des propriétés mécaniques élevées, dit-elle à nouveau. Le résultat, sous forme de film, a d'excellentes propriétés, et est encore plus résistant à la déchirure que les plastiques à base de protéines de soja ou de l'amidon. En plus de retourner moins de l'huile très stratégique, l'objectif est aussi de produire un matériau issu de déchets agricoles, et plus ou moins recyclables une fois dispersé dans la nature. La démarche est louable, mais il peut encore ajouter une mise en garde: l'acrylate de méthyle utilisé pour la polymérisation est très dangereux et polluants. Il est actuellement impossible de se débarrasser du risque et de la pollution causée non pas la présence de produits chimiques dans le développement d'une matière plastique. M.R.
Source: technique-d'ingénieur