Transcript LA DECOUPE AU JET D`EAU

Brunon Aline
Chavanne Robin
Mons Pierre
LA DECOUPE
AU JET D’EAU
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Sommaire
1. Présentation générale
1. Le procédé
2. Les différents types de découpe au jet d’eau
3. La découpe au jet d’eau avec abrasifs
2. Applications industrielles
Trois exemples concrets
3. Conclusion
4. Bibliographie
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1. Présentation générale
1. Le procédé
fin des
années
années
80 60
1971
premières
bases
de la etdécoupe,
par lede
Dr
Adjonction
d’abrasifs
multiplication
première installation
industrielle, chez
Aujourd’hui
Norman
Franz,
pour
résoudre le
brevets
pour
des
outils
périphériques
Altan Boxboard (pour du contreplaqué)
de Boeing:
Plus de 6problème
000 machines
dans le monde
Petit historique
comment découper des panneaux
composites sans écraser leur
structure alvéolaire ?
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Principe
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
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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
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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)
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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 polymères plastiques
pour améliorer la cohérence du jet
par les longues fibres
Jet d’eau avec abrasifs
pour découper les matériaux durs
(métaux, verre, céramiques, etc) et/ou de
grande épaisseur
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3. La découpe avec abrasifs
Tête de
découpe
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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
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• Série: procédé adapté aux petites, moyennes et grandes séries
• Coût:
prix du système complet: 200 000 euros
coût 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 bars
coût de maintenance: ex: buse: changée toutes les 1 000 h
chambre de mélange
coût global: 20 à 35 euros/h
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2. Applications industrielles
GENIE CIVIL
AGRO ALIMENTAIRE
HORLOGERIE
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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 s
Production : 1300 véhicules / jour.
Dimensions indicatives des pièces (maximum) sur ce type d’installation : 2000 x 1600 x
400 mm.
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.
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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
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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
plastiques
Exemples de pièces : corps de pompe dans l’automobile,
pièces intérieures de mécanismes d’horlogerie, pièces de
serrurerie, pièces mécaniques en matériaux tels que cités cidessus.
Les outils spécifiques : Pompe Triplex : débit jusqu’à 30
l/min ; têtes à jet fixe et/ou à jet rotatif
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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)
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3. Conclusion
• Technologie récente et en progression:
• Précision
• Nombre de machines utilisées
• Bonne alternative/bon complément aux
procédés conventionnels
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4. Bibliographie
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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
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