Malek Habak, Yosra Turki, Raphaël Velasco, Pascal Vantomme
Présenté lors de "l'Usinage et assemblage des matériaux composites" - 26 septembre 2013 - Chambre des Métiers - Luxembourg
Un projet pour renforcer l'innovation et le transfert de technologie dans le ...
Compréhension des mécanismes de coupe des composites
1. Compréhension des mécanismes de coupe des
composites
UPRES-EA3899
Malek HABAK,YosraTURKI, RaphaëlVELASCO, PascalVANTOMME
Usinage et assemblage des matériaux composites
26 septembre 2013
Chambre des Métiers | 2, Circuit de la Foire
Internationale | L-1347 Luxembourg-Kirchberg
10. 101010
0
100
200
300
400
500
600
0 5 10 15 20 25 30
EffortdepousséeFp(N)
Vitesse de coupe Vc (m.min-1)
0°
15°
30°
90°
0
100
200
300
400
500
600
0 10 20 30
EffortdecoupeFc(N)
Vitesse de coupe Vc (m.min-1)
0°
15°
30°
90°
Coupe orthogonale - Évolution des efforts
L’orientation des fibres est le paramètre le plus influent
11. 1111
0
100
200
300
400
500
600
0 15 30 45 60 75 90 105 120 135
EffortdecoupeFc(N)
Orientation des fibres ( )
ap = 0,1 mm ap = 0,15 mm ap = 0,25 mm
ap = 0,35 mm ap = 0,5 mm
0
100
200
300
400
500
600
0 15 30 45 60 75 90 105 120 135
EffortdepousséeFp(N)
Orientation des fibres ( )
ap = 0,1 mm ap = 0,15 mm ap = 0,25 mm
ap = 0,35 mm ap = 0,5 mm
Coupe orthogonale – Évolution des efforts
= 135°
= 45°
Ecrasement
des fibres
Propagation
de la fissure
= 0°
Rupture
des fibres
= 15°
Sens de l’avance de l’outil
Ecrasement
des fibres
Propagation
de la fissure
12. 121212
Influence de l’orientation des fibres sur la formation
du copeau
R. Teti, Machining of composites materials, University of Naples Frederico II, 2002.
=0°
Sens de l’avance de l’outil
Coupe orthogonale - Effet de l’orientation des fibres
13. 131313
Influence de l’orientation des fibres sur la formation
du copeau
= 45°
Sens de l’avance de l’outil
Coupe orthogonale - Effet de l’orientation des fibres
R. Teti, Machining of composites materials, University of Naples Frederico II, 2002.
14. 1414
Influence de l’orientation des fibres sur la formation
du copeau
Sens de l’avance de l’outil
Coupe orthogonale - Effet de l’orientation des fibres
R. Teti, Machining of composites materials, University of Naples Frederico II, 2002.
22. 2222
Vitesse de rotation N (tr.min-1
) 1800 3000 6000
Fd Entrée du trou 1,7 1,8 1,8
Vitesse de rotation N (tr.min-1
) 1800 3000 6000
Fd Entrée du trou 1,2 1,2 1,222
Fd = Dmax / D
22
Application - Perçage : Influence de la géométrie de l’outil
24. 2424
Observation macroscopique de l’entrée
de trou percé
f = 0,6 mm/tr ; N = 6000 tr/min
Composite 3D - Diminution du délaminage en sortie des trous
26. 2626
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
Fc = 11,9445 - 0,0012.N + 0,6611.Vf +19,9542.ap
26
Conclusion et perspectives
27. une corrélation entre les efforts de coupe et l’apparition du délaminage donne la
possibilité d’établir des conditions, au-delà desquelles le matériau est dégradé.
Il s’agit de renforcer localement la zone à usiner, ce qui pourrait avoir comme
conséquence de réduire l’endommagement généré par un usinage d’où une modification
des paramètres d’usinage pour un éventuel gain de productivité.
L’analyse des champs de déformation au voisinage de la zone usinée et permettra de
mettre en évidence le comportement du composite en usinage et de valider
les modèles numériques.
Prédiction des défauts et de l’endommagement
Un nouveau concept pour augmenter la productivité
Valider les simulations numériques
Conclusion et perspectives