la decoupe au jet d’eau
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Brunon Aline Chavanne Robin Mons Pierre. LA DECOUPE AU JET D’EAU. Sommaire. Présentation générale Le procédé Les différents types de découpe au jet d’eau La découpe au jet d’eau avec abrasifs Applications industrielles Trois exemples concrets Conclusion Bibliographie. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
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LA DECOUPE AU JET D’EAU
Brunon Aline
Chavanne Robin
Mons Pierre
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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
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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
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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
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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 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
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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 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
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2. Applications industrielles
GENIE CIVILGENIE CIVIL
AGRO ALIMENTAIREAGRO ALIMENTAIRE
HORLOGERIEHORLOGERIE
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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.
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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 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
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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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• Technologie récente et en progression:• Précision
• Nombre de machines utilisées
3. Conclusion
• Bonne alternative/bon complément aux procédés conventionnels
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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
4. Bibliographie