WOW !! MUCH LOVE ! SO WORLD PEACE !
Fond bitcoin pour l'amélioration du site: 1memzGeKS7CB3ECNkzSn2qHwxU6NZoJ8o
  Dogecoin (tips/pourboires): DCLoo9Dd4qECqpMLurdgGnaoqbftj16Nvp


Home | Publier un mémoire | Une page au hasard

 > 

Etude des efforts de coupe et de la rugosité lors de l'usinage du PE80

( Télécharger le fichier original )
par Mossaab SELAIMIA
Université 08 Mai 1945 Guelma - Algerie - Licence C.F.A.O 2008
  

précédent sommaire suivant

Bitcoin is a swarm of cyber hornets serving the goddess of wisdom, feeding on the fire of truth, exponentially growing ever smarter, faster, and stronger behind a wall of encrypted energy

I.5.1. Utilisations du polyéthylène dans l'industrie de gaz:

A travers le monde et en Algérie, les résines de polyéthylène de haute densité (HDPE) sont transformées en grandes échelles en tubes et assemblages pour construire des réseaux de transport et de distribution de gaz naturel. Ces tubes se prêtent bien à l'usinage, on peut les couper, raboter, tourner, etc....Ils sont antigelifs ce qui permet de les exploiter dans un intervalle de température de +60 à -80°C.

Des statistiques récentes montrent que la majorité des systèmes de gaz nouvellement installés dans le monde sont exclusivement en polyéthylène en raison d'atouts économiques et grâce aux avantages qu'ils offrent par rapport aux systèmes à base de cuivre te d'acier. Le HDPE est employé dans le transport du gaz naturel pour les lignes de distribution et d'écoulement, aussi bien que dans quelques nouvelles applications comme un composé avec les produits d'acier et de fibre. En Algérie ces PE sont généralement importés par la SONELGAZ avec tous les accessoires nécessaires pour la réalisation [8].

Les normes ISO 9080 et ASTM D2837 prévoient une vie minimale de 50 ans à la pression de service pour les tubes de PE [5,6]. Cependant, on ne doit pas oublier même si le PE ne présente aucun risque de corrosion, il est toujours un matériau qui vieillit et la vie peut être affectée par divers facteurs tels que la contrainte mécanique, la température, les conditions d'emploi et la dégradation chimique de la structure. En conséquence, pour obtenir des vies très longues, l'importance est accordée à la qualité qui doit être strictement respectée de la production de résine jusqu'au fonctionnement du réseau. Cependant, il est important de souligner que tout matériau destiné pour la production des tubes, devra poursuivre un programme de stratégie d'essai afin d'examiner sa performance.

Le PEBD est transformé par extrusion en profilés, mais surtout en tubes. Les tuyaux en PEBD (d'un diamètre rarement supérieur à 100 mm), sont très appréciés en agriculture, car, n'ayant pas la rigidité du PVC, Ils peuvent être réceptionnés sur des tambours de grand diamètre et transportés, enroulés, sur les lieux d'utilisation. Là, ils sont déroulés en tranchée, sur de grandes longueurs. Ce PEBD est, en général, coloré en noir, par du noir de carbone fortement dispersé (2,3 %) [9], ceci afin d'éviter un vieillissement prématuré. Le PEHD donne des produits plus rigides. On peut, par mélange avec le PEBD obtenir des tubes de rigidité intermédiaire entre les rigidités des deux qualités de PE. Le mélange des granulés se fait en toutes proportions et l'extrusion ne donne pas lieu à des difficultés particulières. Les applications des polyéthylènes sont : -Conduites de transport de pétrole, fuel, gaz, eau salée.

-Conduites de ventilation et de dépoussiérage et de transport de pâtes cellulosiques

-Irrigation (culture).et tubes de protection des câbles téléphoniques.

I.5.2. Tubes récents en polyéthylène:

À la fin des années quatre-vingt, le PE 80 a été le matériau standard pour la distribution du gaz naturel pour la gamme des bas diamètres et la pression moyenne (4 à 5 bar). L'introduction du PE 100, depuis une décade, a permis le fonctionnement des tubes en PE dans des réseaux sous pression de 5 à 7 bars en toute sécurité sans risque de propagation rapide de fissure [6]. Aujourd'hui, le PE 100 est employé pour des pressions jusqu'à 10 bars dans la distribution de gaz naturel. Ce matériau offre 25% de plus de la résistance à long terme, en réduisant l'épaisseur du tube [5].

Les avancements dans les techniques associées ont pu mener à l'utilisation de composites renforcés, un processus certifié qui applique le renfort de verre-résine au tube d'acier pour former une barrière protectrice externe avec une résistance circonférentielle additionnelle. Le tube d'acier avec la sur-enveloppe composée font ensemble un nouveau type de tube (CRLP) qui a des caractéristiques exceptionnelles de résistance avec des avantages positifs en termes de poids et de résistance à la corrosion. Deux kilomètres de tubes CRLP avec un diamètre de 609,6 mm développés par la "NCF industries" ont été installés en hiver 2001. La compagnie "TransCanada Pipelines" du nord-ouest du Canada suit régulièrement le comportement de ce nouveau type de pipeline pour mesurer l'impact de son utilisation étendue [7].

En mars 2001, la SDE (Steel Dragon Enterprise Co) a établie le premier "Dragonpipe". Ce dernier est un tube ondulé en HDPE, très résistant et fabriqué par extrusion. Il est disponible en diamètres dans la gamme 300 mm à 1500 mm en longueurs de 6 m. Il est destiné pour les applications de construction, drains de route, drainage agricole et drains de bâtiment [10]. Il est clair que les nouvelles applications de tubes en polymères sont très larges et la combinaison avec d'autres matériaux offre des solutions avantageuses à plusieurs problèmes techniques connus par l'industrie.

II.1. Introduction:

La compétition oppose toujours les métaux aux matériaux polymères pour la réalisation de pièces multiformes destinées à être utilisées dans des domaines variés comme le secteur de l'automobile, des prothèses biomédicales, de l'aéronautique, les applications électroménagères et autres. Les polymères présentent l'avantage d'être mis en oeuvre plus facilement lors de la production par moulage ou par extrusion (Figures 1 ; 2 et 3). Cependant, après moulage les pièces polymériques peuvent encourir la probabilité de voir leur structure se transformer par cristallisation en quelques jours, notamment en surface, et les cotes peuvent ne plus être dans la tolérance prévue par le design. Ainsi, les techniques de mise en forme et de fabrication doivent être impérativement adaptées aux comportements spécifiques du polymère pour l'application désirée [5].

Les exigences des stylistes et concepteurs imposent bien souvent des mises en forme très compliquées ayant des cotes extrêmement précises nécessitant, parfois, une fabrication de petites séries comme le cas des coudes de diamètres importants. Néanmoins, il faut surveiller les dérives de coût de fabrication, ce qui est rendu plus aisé par des conceptions technologiques nouvelles qui permettent de regrouper plusieurs fonctions dans la même pièce, avec pour conséquence une réduction du nombre de pièces unitaires et du nombre d'opérations de coupe, d'usinage et d'assemblage.

Figure 6: Prothèses Figure 7: Un tapis en PE. Figure 8: Raccords

avec Insert en PE. pour les tubes en PE.

Comme les polymères usuels ne sont généralement pas conducteurs électriques, l'usinage par électroérosion n'est donc plus possible. D'autre part, l'usinage par ultrasons convient aux métaux durs, ce qui n'est pas le cas des plastiques. Cela limite les procédés à l'usinage conventionnel, souvent qualifié d'usinage par enlèvement de copeaux et à la découpe par laser ou au jet d'eau [2,11].

Cette étude expérimentale est conçue dans le but d'établir une loi de prédiction de la rugosité de la surface obtenue en fonction des paramètres du régime de coupe lors de l'usinage des tubes en HDPE-80.

II.2. Facteurs influençant la qualité de surface en tournage:

Plusieurs facteurs affectent la qualité et l'intégrité de la surface en tournage. Ces derniers peuvent être classés en facteurs concernant le matériau de la pièce à usiner (dureté, propriétés métallurgique...), facteurs liés à l'outil de coupe (composition chimique du matériau, géométrie...) et les paramètres de coupe. La qualité de la surface est influencée par la dureté et les propriétés du matériau usiné. Il est prouver que la rugosité de la surface diminue avec l'augmentation de la dureté de la pièce, pour le matériau polyéthylène elle est très inférieure à celle des matériaux coupant, ce qui n'influe donc guère sur la duré de vie de l'outil de coupe [5].

Theile est al. [5] ont prouvé que la géométrie de l'outil de coupe présente un impact important sur la contrainte résiduelle et risque de provoquer des vibrations. Une arête arrondie favorise l'apparition des contraintes compressives. D'autre part le rayon du bec de l'outil a un effet considérable sur l'intégrité de la surface en diminuant la hauteur des stries. En effet la rugosité est inversement proportionnelle au rayon. Les paramètres de coupe ont des effets considérables sur la qualité de surface obtenue en tournage. L'augmentation de la vitesse de coupe et la diminution de l'avance permettent la diminution de la rugosité et améliorent la qualité de la surface. Du point de vue théorique, la profondeur de passe a moins d'importance que l'avance. Pour un outil correctement affûté, la rugosité est directement liée à la valeur de l'avance par tour.

II.2.1 Influence des paramètres du régime de coupe, en chariotage, sur l'état de surface obtenue :

Dans le tournage la surface engendrée n'est pas rigoureusement cylindrique, elle comporte des sillons hélicoïdaux résultants de la forme plus ou moins pointue de l'outil de coupe et du mouvement hélicoïdal outil/pièce. Ces sillons ont un profil d'autant plus profond que le rayon du bec de l'outil est faible. Par ailleurs ils sont d'autant plus larges que l'avance par tour est grande [16]. D'autre part, la forme de la surface engendrée par l'outil peut être affectée par les perturbations de la trajectoire de l'outil par rapport à la pièce, occasionnées par des vibrations importantes de l'un de ces éléments (ou des deux). Lorsque les conditions dynamiques (flexibilité et inertie des éléments, insuffisance d'amortissement mécanique) sont telles que les vibrations oscillatoires de cette trajectoire deviennent autoentretenues il en résulte des perturbations périodiques de la surface découpée. Elles prennent la forme de marques ou de stries plus ou moins accusées, qui peuvent modifier sensiblement la rugosité du profil idéal défini par la trajectoire théorique de l'outil [17].

La production de pièces en matières plastiques doit prendre en compte, à part égale, les conditions de fabrication, les caractéristiques propres du matériau, le type de sollicitation et les conditions d'utilisation, ainsi que les interactions entre ces différents critères. Les précautions essentielles consistent à éviter toute déformation. Il faut penser aussi que l'effort d'usinage est inférieur à celui nécessaire pour usiner une pièce similaire en acier; il n'est donc pas nécessaire de serrer la pièce plastique avec le même effort. Les plastiques sont plus souples et fléchissent d'avantage que les aciers; c'est pourquoi les profondeurs de passe et les avances ne doivent pas être excessives. Par fois le refroidissement n'est pas nécessaire, c'est le cas de certains usinages de matières plastiques à faible coefficient de frottement tels que le polyéthylène. Dans ce cas très particulier, il peut être intéressant de prévoir quand même un soufflage d'aire comprimé pour repousser le copeau et éviter qu'il ne vienne s'enrouler autour de l'outil. Il est en effet fréquent que le copeau ne se fragmente pas pendant l'usinage.

II.2.2 définition des critères de Rugosité :

Les paramètres de la rugosité de surface sont codifiés par les normes : ISO 468-1982, ISO 4287/1,2-1984 et ANSI/ASME B46.1-1985. Cette normalisation porte sur des profils dans un espace à deux dimensions. Les paramètres de la rugosité définissent seulement les caractéristiques micro-géométriques de la surface. Une valeur déterminée de chaque paramètre peut correspondre à plusieurs surfaces obtenues par différentes techniques d'élaboration. Évidement les propriétés mécaniques de chacune de ces surfaces peuvent être différentes, c'est pourquoi pour caractériser exhaustivement une surface, il faut souvent préciser plusieurs paramètres accompagnés du mode d'élaboration de cette surface. Pour cette étude la caractérisation de la qualité de la surface usinée a été limitée aux trois critères de rugosité (Ra, Rt et Rz) [18].

Selon les normes ISO 4287/1-1984 et ANSI/ASME B46.1-1985 [19] les trois critères de rugosité, précédents, sont définis comme suit :

La hauteur des irrégularités sur dix points Rz : Moyenne des valeurs absolues des hauteurs, des cinq saillies du profil les plus hautes et des profondeurs des cinq creux du profil les plus bas, à l'intérieur de la longueur de base.

(1)

La hauteur maximale du profil Rt : Distance entre la ligne des saillies et la ligne des creux à l'intérieur de la longueur de base.

L'écart moyen arithmétique du profil Ra : Moyenne arithmétique des valeurs absolues des écarts du profil dans les limites de la longueur de base.

(2)

Figure 10 : Hauteur des irrégularités sur dix points Rz [19]

Figure 11 : Écart moyen arithmétique du profil Ra [19]

précédent sommaire suivant






Bitcoin is a swarm of cyber hornets serving the goddess of wisdom, feeding on the fire of truth, exponentially growing ever smarter, faster, and stronger behind a wall of encrypted energy