1 la decoupe au jet deau brunon aline chavanne robin mons pierre
TRANSCRIPT
1
LA DECOUPE AU JET D’EAU
Brunon Aline
Chavanne Robin
Mons Pierre
2
Sommaire
1. Présentation générale1. Le procédé2. Les différents types de découpe au jet d’eau3. La découpe au jet d’eau avec abrasifs
2. Applications industriellesTrois exemples concrets
3. Conclusion
4. Bibliographie
3
1. Présentation générale
1. Le procédé
Petit historiquePetit historique
fin des années 60
premières bases de la découpe, par le Dr Norman Franz, pour résoudre le
problème de Boeing:
comment découper des panneaux composites sans écraser leur
structure alvéolaire ?
1971
première installation industrielle, chez Altan Boxboard (pour du contreplaqué)
années 80
Adjonction d’abrasifs et multiplication de brevets pour des outils périphériques
Aujourd’hui
Plus de 6 000 machines dans le monde
4
PrincipePrincipe
Basé sur deux données: - énergie potentielle due à la pression
- transformation de l’énergie potentielle en énergie cinétique en accélérant le fluide
Découpage par arrachement de matière
5
Éléments d’un banc de découpe:
• Station de traitement de l’eau• Multiplicateur hydraulique de pression: entrée à 200
bars, diminution de section dans le conduit (1/20), sortie à 4000 bars
• Conduite de distribution d’eau THP• Une ou plusieurs têtes de découpe: ø 0.1 à 0.4 mm• Réceptacle d’eau de coupe avec des billes • Système d’épuration des eaux de coupe
Trois configurations possibles:
- pièce mobile/jet d’eau fixe
- pièce fixe/jet d’eau mobile
- pièce mobile selon un axe/jet d’eau mobile selon un axe perpendiculaire
6
Avantages de ce procédé
• Découpe de tous types de matériaux, jusqu’à 150 mm d’épaisseur
• Découpe de matériaux hétérogènes (ex: tôle sandwich, composites multicouches, etc.)
• Absence de dégagement toxique
• Absence d’échauffement donc de déformation des pièces
• Pas de changement d’outil
• Peu de limites dans les formes usinables
Inconvénients de ce procédé
• Niveau sonore: pompes très bruyantes (supérieur à 80 dB)
• Difficulté à découper des corps creux
• Problème de recyclage des eaux usées
• Vitesse d’exécution parfois faible (par rapport au laser)
7
2. Les différents types de découpe au jet d’eau
Jet d’eau pure: adoucie puis filtrée
pour découper les matériaux tendres (éponge, acier doux, cuir, tissus,
plastiques, carton, etc)
Jet d’eau avec abrasifspour découper les matériaux durs
(métaux, verre, céramiques, etc) et/ou de grande épaisseur
Jet d’eau avec polymères plastiquespour améliorer la cohérence du jet
par les longues fibres
8
3. La découpe avec abrasifs
Tête de découpe
9
Caractéristiques
Types d’abrasifs utilisés: grenat, olivine
Cadence: vitesse d’exécution fonction de l’épaisseur
Ex: pour la même longueur:
13mm d’aluminium: 2 à 10 min
13 mm d’acier: 4 à 20 min
50 mm d’acier: plusieurs heures
1.5 mm: quelques secondes
Tolérances: fonction de l’usure des pièces
Ex: machine des années 90: 0.25 à 1.5mm
machines d’aujourd’hui: jusqu’à 0.025 mm
10
• Série: procédé adapté aux petites, moyennes et grandes séries
• Coût: prix du système complet: 200 000 euroscoût des abrasifs: quantité: 250 à 500 g par minute
coût: 380 euros la tonne pour le grenat, 180 euros pour l’olivine.
coût total: 0.19 euros/min maximum
débit d’eau: 10L/min à 3500 barscoût de maintenance: ex: buse: changée toutes les 1
000 h chambre de mélange
coût global: 20 à 35 euros/h
11
2. Applications industrielles
GENIE CIVILGENIE CIVIL
AGRO ALIMENTAIREAGRO ALIMENTAIRE
HORLOGERIEHORLOGERIE
12
Découpe par jet d’eau de tapis de sol de FORD Mondéo
Production via 2 machines à 2 robots
Temps de découpe : 70 s / pièce avec 2 robots
Production : 800 véhicules / jour.
Dimensions indicatives des pièces (maximum) sur ce type d’installation : 1850 x 1450 x 600 mm.
Exemple 1: les tapis de sol des voitures
Découpe par jet d’eau de tapis et garnitures de coffre – Peugeot 206 et 206 CC
Production via 4 machines 'mono-robot', à chargement manuel.Temps de découpe d’un tapis : 100 sProduction : 1300 véhicules / jour.
Dimensions indicatives des pièces (maximum) sur ce type d’installation : 2000 x 1600 x 400 mm.
13
Exemple 2: la chirurgie
Jet d’eau pour remplacer le scalpel traditionnel
• Pression moins élevée (environ 30 bars)
• Découpe sélective (évite de laisser échapper trop de sang en préservant les vaisseaux lymphatiques et sanguins)
• Buse en rubis de diamètre compris entre 0.08 et 0.6 mm
Mis en évidence dans des expériences sur le foie
Développement de la découpe de la cornée
14
Exemple 3: l’ébavurage
Deux technologies sont utilisées en fonction des matériaux à ébavurer :
La Très Haute Pression, par jet d’eau ou jet d’huile: employée pour ébavurer des matériaux relativement tendres.– pression de 250 à 1000 bars– débit du fluide privilégié.
Matériaux : alliages d’aluminium, Cuivre, Laiton, Dérivés plastiquesExemples de pièces : corps de pompe dans l’automobile, pièces intérieures de mécanismes d’horlogerie, pièces de serrurerie, pièces mécaniques en matériaux tels que cités ci-dessus.Les outils spécifiques : Pompe Triplex : débit jusqu’à 30 l/min ; têtes à jet fixe et/ou à jet rotatif
15
La Ultra Haute Pression : ébavurer des matériaux relativement durs. – la pression est de 1000 à 3500 bar– pression du fluide qui est privilégiée par rapport au débit.
Matériaux : inox, aciers trempés… Exemples de pièces : injecteurs dans l’automobile, pièces mécaniques, pièces extérieures d’horlogerie.Les outils spécifiques : Pompe UHP : pression jusqu’à 3500 bar, débit jusqu’à 5 l/min; têtes à jet fixe.
Avantages du process• Constance du résultat grâce au contrôle de la pression
d’ébavurage. • Caractéristiques dimensionnelles et mécaniques de la pièce
inchangées. • Amélioration de la propreté finale de la pièce. • Amélioration de la fiabilité : moins de coincements
mécaniques (moins de détachements de particules des pièces contenues dans les sous-ensembles mécaniques en mouvement)
16
• Technologie récente et en progression:• Précision
• Nombre de machines utilisées
3. Conclusion
• Bonne alternative/bon complément aux procédés conventionnels
17
• www.jetcoup.com/Decoupe_JET_D_EAU.pdf
• www.waterjet.com
• Documentation MECADEC
• Contribution à l’aide robotisée au geste médical: nouvelle approche en ophtalmologie, de Nathalie Smith -Guerin
4. Bibliographie