Usinage des Matériaux Composites carbone / Epoxy

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Usinage Des Matériaux Composites carbone / Epoxy UPRES-EA3899 Malek HABAK, Raphaël VELASCO, Pascal VANTOMME Doctorante: Yosra TURKI Auditeur CNAM : Jean Noêl LAURENT Journée Technique sur l’usinage des composites 23:10/2012. Lycée Lamarck

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Malek HABAK, Raphaël VELASCO, Pascal VANTOMME Usinages des Composites - 23 octobre 2012 - Albert

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Page 1: Usinage des Matériaux Composites carbone / Epoxy

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

Page 2: Usinage des Matériaux Composites carbone / Epoxy

M. CHERIF. I2M, Université Bordeaux 1. JEC 2011

Perçage multi-matériaux Perçage des matériaux composites

2

Page 3: Usinage des Matériaux Composites carbone / Epoxy

[(0°

/45°

/90°

/-45°

) 3] S

0°45°

-45°90°

8 m

m

45°-45°90°

Perçage des matériaux composites

x3

x3

3

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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

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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

Page 6: Usinage des Matériaux Composites carbone / Epoxy

Perçage des matériaux compositesEndommagements

Propagation de fissure

6

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Perçage des matériaux composites

7

Page 8: Usinage des Matériaux Composites carbone / Epoxy

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

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9

Influence sur l’effort de coupe Fc

Détourage

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10

Résultats et Analyses

Carbure 2 dents

Délaminage

Arrachements

Détourage

Page 11: Usinage des Matériaux Composites carbone / Epoxy

Coupe orthogonale

11

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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

15 couches

Page 13: Usinage des Matériaux Composites carbone / Epoxy

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

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Page 14: Usinage des Matériaux Composites carbone / Epoxy

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

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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

Page 16: Usinage des Matériaux Composites carbone / Epoxy

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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

Page 17: Usinage des Matériaux Composites carbone / Epoxy

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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

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Page 19: Usinage des Matériaux Composites carbone / Epoxy

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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

Page 20: Usinage des Matériaux Composites carbone / Epoxy

Résultats et Analyses

Influence de la vitesse de rotation N sur l’effort de coupe Fc

Détourage

Carbure 2 dents Carbure taille diamant

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Page 21: Usinage des Matériaux Composites carbone / Epoxy

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Influence de l’orientation des fibres sur la rugosité Ra Détourage

Carbure taille diamantCarbure 2 dents

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Coupe orthogonale

22

Page 23: Usinage des Matériaux Composites carbone / Epoxy

Usinage des composites

Type des outils

[2] Gohorianu G., Thèse, Université de Toulouse, 2008.

[2]

2323

Page 24: Usinage des Matériaux Composites carbone / Epoxy

Influence de la géométrie de l’outil à l’intérieur des trous

Arrachement des fibres

Fibres mal coupées

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EcaillageDélaminage

Page 25: Usinage des Matériaux Composites carbone / Epoxy

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

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Page 26: Usinage des Matériaux Composites carbone / Epoxy

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

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Page 27: Usinage des Matériaux Composites carbone / Epoxy

Merci pour votre attention