Procédé de fabrication - 2
questions préparatives de l'examen
questions préparatives de l'examen
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Comment appelle-t-on le frittage ou fusion de poudre sous l'action d'un faisceau en fonction que ce soit du frittage ou de la fusion ??
Quand utilise-t-on l'un ou l'autre ?
Qu'en est-il de la porosité des pièces obtenues avec l'un ou l'autre?
frittage laser sélectif - Selective Laser Sintering (SLS)
-> pour les polymères
fusion laser sélective - Selective Laser Melting (SLM)
-> pour les métaux
RQ : Les pièces sont poreuses dans les deux cas
Quelles sont les caratéristiques du SLM en termes de volume, de rugosité et de précision ?
SLM : Selective Laser Melting
Volume : 2 sauts de 10 L -> normalement les pièces fabriquées en AM rentrent dans un seul saut de 10 L, autrement dit, le SLM permet d'obtenir de plus grands volumes qu'habituellement.
Rugosité : Ra 5 µm à 15 µm : rugosité similaire à celle obetnue en fonderie grossière ainsi on est meilleur que de la fonderie au sable mais moins bien qu'une fonderie en cire perdue
Précision : plus ou moins 0,1 mm
Pour le frittage ou fusion de poudre sous l'action d'un faisceau on peut travailler en fusion, en frittage et à l'aide d'un autre ype de laser. Lequel ?
frittage par faisceau d'électrons
Le frittage de poudre sous l'action d'un faisceau d'électrons implique qu'on doit travaille sous vide. Pourquoi ?
Le faisceau d'électron pourrait être dévié par les molécules d'air. De plus, on veut éviter l'oxydation de la poudre métallique.
Quelles sont les différences entre le frittage de poudre sous l'action d'un faisceau d'électrons et le SLM/SLS?
Pour le frittage de poudre sous l'action d'un faisceau d'électrons, on fait fondre sous vide une poudre métallique préchauffée à 700°C. (slide 50 cours 8)
Contrairement aux SLS et SLM, les pièces obtenues grâce au frittage de poudre sous l'action d'un faisceau d'électrons n'ont pas de porosité.
Donne les caractéristiques du frittage de poudre sous l'action d'un faisceau d'électrons en termes de volume, de rugosité et de précision.
Volume : on atteint des volumes légèrement plus petit que grâce au SLM (2 sauts de 10L pour SLM et peut-être 1,7 dans ce cas ci)
Rugosité : Ra 20 à 30 µm soit beucoup moins bonne que pour SLM (5 à 15 µm)
Précision : plus ou moins 0,3 mm soit beaucoup moins bonne que pour SLM (plus ou moins 0,1 mm)
Compare la SLM au frittage par faisceau d'électrons.
La SLM est meilleure en termes de volumes, de rugosité et de précision :
Volume : on atteint des volumes légèrement plus petit que grâce au SLM (2 sauts de 10L pour SLM et peut-être 1,7 dans ce cas ci)
Rugosité : Ra 20 à 30 µm soit beucoup moins bonne que pour SLM (5 à 15 µm)
Précision : plus ou moins 0,3 mm soit beaucoup moins bonne que pour SLM (plus ou moins 0,1 mm)
CEPENDANT le frittage par faisceau d'électrons est en abscence totale de porosité contrairement au SLM qui présente de nombreuses porosités.
-> les prop mécas liées à la porosité sont meilleures pour le frittage par faisceau d'électrons.
De quelle catégorie AM fait partie la projection de poudre dans un flux d'énergie concentré ?
Procédé poudre/solide
Explique le principe de la projection de poudre dans un flux d'énergie concentrée.
On projète de la poudre à l'aide d'une buse fixe par rapport au laser appelée tête de projection dans un bain de fusion de local sur un substrat. Ce bain de fusion est obtenu grâce à un laser de pissance. La poudre est alors fondue et s'agllomère au substrat. Les pièces sont fabriquée au faire et à mesure avec le déplacement de la tête de projection. (slide 55 cours 8)
Compare la projection de poudre dans un flux d'énergie concentrée par rapport à la fusion sur lit de poudre.
L'état de surface est plus rugueux pour les pièces obtenues grâce à la projection de poudre dans un flux d'énergie concentrée mais la taille des pièces fabriquées est beaucoup plus grande.
Pour obtenir une cavité à l'aide de l'AM, comment peut-on faire pour éviter l'utilisation des supports ?
Changer la forme de la cavité. Si celle-ci est ronde, un support est inévitable. En revanche, si on change la forme de la cavité et qu'on privilégie une forme de goutte, le support n'est plus necessaire. (slide 60 cours 8)
Qu'est ce que le cycle du hype ?
Cycle qui modélise l'effet de mode des technologies.
(savoir le décrire slide 84 cours 8)
Les procédés d'usinage traditionnels sont divisés en deux catégories. Lesquelles ?
1) Procédé de coupe : usinage par enlèvement de copeaux avec une arête définie
2) Procédé par abrasion : usinage par enlèvement de matière dû à l'action d'un grand nombre de grains abrasifs de petite taille et haute dureté (rectification) avec une arête non définie
Qu'est ce qui caractérise les procédés d'usinage non-traditionnels ?
On ne forme pas de copeaux. La matière enlevée est ionisée, vaporisée, fondue, etc. Ainsi, l'enlèvement de matière se fait par des actions physico-chimiques.
Par quel type d'action la matière est-elle enlevée dans le cadre de l'usinage non traditionnel ?
- par action thermoélectrique (électroérosion, usinage laser, usinage par faisceau d'électrons)
- par action électrochimique dans un électrolyte
- par action chimique avec un liquide
Explique l'usinage par électroérosion.
L'électroérosion est une technique de mise en forme par enlèvement de matière à l'aide court-circuits électriques. Le métal est enlevé par des décharges électriques éclatant entre une électrode-outil et la pièce à usiner qui sont immergés dans un liquide diélectrique.
Chaque étincelle agit comme une source thermique ponctuelle qui provoque localement la fusion et la vaporisation des matériaux constituant l'électrode et la pièce. (v slide 9 cours 9)
L'électroérosion se déroule en 3 phases. Lequelles ? Explique les.
1) Phase d'ionisation:
Le liquide diélectrique s'ionise sous l'action du champ électrique appliqué et un canal conducteur se forme là où la distance électrode-pièce est la plus courte. Cette phase de rupture diélectrique s'appelle le claquage et ne dure que quelques nanoseconde. Il se forme alors un plasma.
2) Fusion et Vaporisation de la matière :
On a localeent des densités de courant importantes qui entraînent la fusion et la vaporisation des matériaux qui constituent la pièce et l'électrode. Des poches de matière fondue apparaissent ainsi qu'une bulle de plasma.
3) Ejection de la matière :
Le circuit électrique est coupé et la bulle de plasma implose. Une partie du métal liquide est éjecté sous l'impact du liquide diélectrique formé par l'implosion. Ce métal fondu est transformé en sphérules. Alors, des cratères subsistent sur la pièce et sur l'électrode.
Qu'est ce que le phénomène de claquage et quand apparait-il ?
Lors de la première étape du processus d'usinage par électroérosion, le liquide diélectrique s'ionise sous l'action du champ électrique appliqué et un canal conducteur se forme. On a alors une rupture diélectrique ce qui est appelé un claquage.
Que sont les sphérules ?
Lors de la dernière étape du processus d'usinage par électroérosion, le circuit électrique est coupé et la bulle de plasma implose ce qui engendre une ejction du métal liquide sous l'impact de l'implosion. Dès lors, le métal fondu se transforme en sphérule (v slide 13 cours 9)
Comment est ce que les sphérules peuvent-elles poser problème ?
Le pire endroit pour avoir des sphérules c'est dans l'entrefer dans la zone de plasma ça peut créer des courts-circuits qui vont tromper le système de réglage et affecter le résultat final Par système de réglage j'entends le système qui règle la distance électrode-pièce.
Comment les impulsions sont elles générées en électroérosion ?
v slides 16 à 21 cours 9
Comment appelle-t-on le système de controle de distance électrode-pièce ?
L'asservissement d'avance
Quel est le but de l'asservissement ?
maximiser le débit de matière tout en minimisant le nombre de courts-circuits
De quoi dépend le débit de matière en usinage par électroérosion ?
De l'intensité du courant, de sa durée de maintien mais aussi de l'évacuation des particules érodées.
Qu'en est-il de l'état de surface après usinage par électroérosion ?
Les décharges créent des cratères. La rugosité peut attentindre Ra = 0,2 µm si les décharges sont de faibles intensités.
De quoi dépend l'état de surface obtenu par usinage par électroérosion ?
Plus les décharges sont intenses, plus l'état de surface sera mauvais.
Quels sont les matériaux usinables par électroérosion ?
les matériaux semi conducteurs et conducteurs tels que les alliages métalliques
Quelles sont les propriétés nécessaires que le matériau constituant l'électrode (en usinage par électroérosion) doit avoir ?
- hautes températures de fusion et de vaporisation (graphite, tungstène)
- haute diffusivité thermique pour évacuer rapidement l'énergie par conduction (cuivre et ses alliages)
- bonne usinabilité à l'outil coupant pour être facileent usiné lors de la fabrication de l'électrode
Quels sont les fonctions du diélectrique dans le cadre de l'usinage par électroérosion ?
Il doit :
- devenir conducteur localement pour laisser passer la décharge et la concentrer sur une petite surface (faible conductivité)
- évacuer les particules érodées (faible viscosité)
- participer à l'évacuation de l'énergie thermique produite
Quels sont les diélectriques fréquemmement utilisés pour l'usinage par électroérosion ?
le pétrole, l'huile minérale, l'eau déionisée, etc
L'usinage par électroérosion peut se faire de deux anières différentes. Lesquelles ?
par défonçage ou par découpe par fil
Généralement, les machines de défonçage ont combien d'axes ?
4 : XYZC
Dans quelle procédé utilise-t-on une machine de défonçage ?
Dans le cadre de l'usinage par électroérosion.
+ savoir reconnaitre (slide 30 cours 9)
A quoi servent les porte-électrode ?
Les porte-électrodes de conception standardisée permettent la fabrication d'électrodes sans démontage du support et en offrant un accès facile. Il permet aussi le transfert de l'électrode entre machines diverses, sans réglage et avec une grande précision.
Comment évacue-t-on les particules de l'usinage par électroérosion avec la machine à défonçage ?
Les sphérules ont un odre de grandeurs similaire à celui de la distance électrode-pièce. Ainsi, l'évacuation n'aurait pas lieu de manière naturelle. Dès lors, un système de contrôle détecte les contacts et donne un ordre d'écartemment et ensuite de rapprochement qui a un effet de brassage sur e diélectrique ce qui chasse la plupart des particules. Lorsque ce n'est pas suffisant, il faut forcer la circulation par injection ou par aspiration par l'électrode (v slide 33 cours 9).
Dans quel procédé utilise-t-on la découpe par fil ?
Dans l'usinage par électroérosion
Comment se déroule la découpe par fil ?
L'électrode est un un fil métalique en défilement continu. La pièce est bridée sur une table dont les déplacements relatifs par rapport à l'électrode à fil permettent d'exécuter le profil à découper.
slide 34 cours 9
De quel matériau est constitué le fil utilisé en découpe par fil ?
fils en laiton ou en cuivre et plus rarement en tungstène
Quel est le diamètre typique du fil utilisé pour la découpe par fil ?
0,25 mm
Pourquoi est-il compliqué de conserver la rectitude du fil utilisé pour la découpe par fil ?
Celui-ci est soumis à de nombreux efforts mécaniques tels que les ondes de choc et de pression ainsi que des vibrations dues notamment au défilement du fil sur la pièce.
