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Université Hassan II de Casablanca École Supérieure de Technologie Département

Université Hassan II de Casablanca École Supérieure de Technologie Département génie mécanique STAGE DE FIN D’ETUDES Élaboré par : HSINA Said et EZZALMADI Noureddine Etude comparative des procédés de coupe des tôles en chaudronnerie Année Universitaire 2018-2019 INTRODUCTION GÉNÉRALE ET PROBLÉMATIQUE : La fabrication mécanique en générale connait à l’heure actuelle un développement considérable, sur le plan technologique et économique, rapidité d’exécution et bonne précision, ce qui a permis un meilleur rendement quant à l’utilisation du produit ajouter à cela un gain sur le plan financée le temps de réalisation, le respect des cotes dimensionnelles, pour arriver à avoir une conformité quasi total des pièces réalisé dans différents domaines. Et en particulier dans les mécanos soudés et qui sont très employés surtout dans les différents domaines : l’automobile, aéronautique, médicale, sidérurgique, et ferroviaire… Ces dites technologies sont reflétés dans, L’oxycoupage : jet d’oxygène parfois accompagné de poudre de fer, Le jet de plasma : flux de particules ionisées, Le Laser : jet de lumière (flux de photons), Electroérosion : pièce et outil sont placés dans un liquide diélectrique et sont reliés à un générateur. Ce rapport s’articule sur la définition et l’étude comparative de l’obtention des pièces par les procédés de coupage au chalumeau (oxycoupage), coupage au plasma coupage au laser, coupage au jet d'eau qui occupent une place très importante au sein des entreprises nationales spécialisés dans le domaine et qu’on considère comme un choix idéal pour la tôlerie, et la coupe des fortes épaisseurs.  Dans ce contexte on va étudier les spécificités et les principes d’oxycoupage et du plasma, du laser, du jet d'eau et les différences entre ces deux procédés.  comment opter pour un réglage correct qui nous permet d’obtenir un rendement optimal avec une bonne qualité de pièces CHAPITRE1: L'oxycoupage, le plasma, le laser ou le jet d'eau Introduction Il existe de nombreux procédés de découpe des tôles d'acier doux. Certains conviennent à l'automatisation contrairement à d'autres. Certains conviennent à des tôles plus fines et d'autres des plus épaisses. Certains procédés sont plus rapides que d'autres. Il existe aussi une divergence de coûts et de précision. Cet article aborde rapidement les quatre procédés principaux utilisés sur les machines de coupe en forme CNC. Il compare les points forts et points faibles de chaque procédé puis donne quelques critères à étudier afin de décider celui qui conviendra le mieux à votre application. 1. L’oxycoupage: 1.1.Définition : L’oxycoupage est une opération de coupe par combustion localisée et continue sous l’action d’un jet d’oxygène, agissant en un point préalablement porté à une température d’environ 1300°C, dite température d’amorçage. On utilise la capacité du fer à bruler dans l’oxygène. 1.2.Principe de l'oxycoupage: L’oxycoupage est un procédé de coupe des métaux ferreux (aciers doux et alliés). Les équipements requis sont un chalumeau (manuel ou automatique), un gaz combustible, de l’oxygène pur et des buses d’oxycoupage. Une buse d’oxycoupage est associée à une épaisseur de coupe, Les chalumeaux d’oxycoupage permettent de réaliser des coupes de forme variée de différentes épaisseurs (de 3,2 mm à plus de 300 mm Voir Figure 1. 1 . Figure 1.1 : l’oxycoupage chalumeau. 1.3.Caractéristiques : Les pièces oxycoupées ne peuvent pas être soudées directement, besoin d’un usinage préalable de la croute oxydée. Difficile de découper de faibles épaisseurs, tendance à chauffer fortement la pièce qui provoque des déformations importantes. Procédé pas adapté à la découpe des formes complexes. 1.4.La flamme de chauffe : La combustion du fer avec l’oxygène pur dégage une forte chaleur. Toutefois, au début de l’opération d’oxycoupage et pour amorcer la réaction, il est nécessaire de chauffer localement le métal. Pendant la coupe, le jet d’oxygène tend à refroidir le bord supérieur de la saignée. Pour ces deux raisons, une source de chaleur supplémentaire est nécessaire, c’est la flamme de chauffe. Elle est généralement constituée de plusieurs petits dards répartis autour et à proximité du jet de coupe ; cette disposition permet un déplacement dans toutes les directions. La flamme de chauffe est le facteur essentiel qui conditionne le temps d’amorçage de la réaction d’oxydation et elle influe très largement sur la qualité de l’arête supérieure de la saignée. 1.5.Outillages et moyens utilisés : 1.5.1. L’oxycoupage manuel : Le chalumeau découpeur : la buse sera adaptée au gaz carburant acétylène ou propane  Le Ø de la buse  La pression des gaz  La vitesse d’avance Sont déterminés par l’épaisseur de la tôle à couper Réglage de la flamme :  Allumer et régler la flamme de chauffe  Ouvrir le jet d’oxygène de coupe  Diminuer l’acétylène en excès Epaisseur e (mm) Diamètres des orifices d’oxygènes de coupe (mm) Pressions d’oxygènes au chalumeau (bars) Vitesses de coupes (mètres /heure) 5 0,6 1,5 20 8 0,8 1,5 17 10 1 1,5 15 15 1 2 12 20 1 2,5 11,5 25 1,5 2,5 10 30 1,5 2,5 9,5 40 2 3 8,5 50 2 3,5 7 75 2 4 5,5 100 2,5 4 4,5 Tableau 1 -Choix des paramètres d’oxycoupage L’amorçage des coupes : S’exécute en partant d’un bord de la pièce pour les contours extérieurs ou depuis un trou Préalablement percé pour les contours intérieurs. Découper en maintenant le dard à 2 ou 3mm de la pièce. Figure -Sur le bord d’un profilé/ Support à roulette pour la coupe rectiligne/ Compas guide pour la coupe circulaire 1.5.2. L'oxycoupage automatique : Une machine de coupage thermique a pour fonction de déplacer un outil (chalumeau d’oxycoupage), à une vitesse donnée sur une trajectoire donnée au-dessus de la pièce à découper. La forme des pièces à réaliser est fournie par un « gabarit » que la machine doit suivre pendant tout le déroulement de l’opération de coupage (gabarit «physique», ou programme numérique). Les déplacements d’outil à réaliser sont donc essentiellement de type XY et les déplacements Z ne concernent éventuellement que l’ajustement de la distance verticale outil/pièce. Lorsque le gabarit de guidage est un dessin de la pièce à réaliser, la machine doit comporter une aire de lecture couvrant une aire de coupage. Elle possède donc des mouvements XY ou à chariots croisés mais sa charpente est en général du type porte-à faux. Lorsque le guidage est assuré par programme numérique, la nécessité d’une table de lecture disparaît. 1.5.3. Gaz de chauffe : La flamme de chauffe a trois rôles :  Porter localement le métal à une température suffisante (1300 °C) pour que la réaction fer-oxygène puisse s’initier et ensuite s’entretenir ;  Assurer la stabilité de la coupe, en particulier sur des tôles calaminées ou grasses ou revêtues ou peintes ;  Autoriser les meilleurs compromis entre vitesse et qualité de coupe. Gaz T° max (°C) Remarque acétylène C2H2 3 170 gaz très performant, mais nécessitant quelques précautions d’emploi propane C3H8 2 840 gaz d’emploi plus sûr, mais de performances plus modestes Tableau - Les combustibles de l’oxycoupage 1.6.Matériaux pouvant être coupés par l’oxycoupage L’oxycoupage permet de couper les aciers non alliés ou faiblement alliés. Les équipements peuvent être simples et légers, même pour couper des épaisseurs importantes (200 à 300 mm). Pour le coupage des aciers alliés et inoxydables, il existe une variante du procédé qui consiste à injecter de la poudre de fer dans le flux d’oxygène ; celle-ci en brûlant augmente l’apport thermique et produit des oxydes de fer capables de diluer les oxydes de chrome et de nickel particulièrement réfractaires. Cette technique dite d’oxycoupage à la poudre de fer, est employée en sidérurgie, pour des épaisseurs de plus de 50 mm. Elle tend à être remplacée par le coupage au plasma. 1.7.Conditions pour une bonne découpe :  La chaleur dégagée par la combustion du métal dans l’oxygène doit être suffisante pour maintenir localement la pièce à température d’ignition (l'ignition est l'état de la matière juste avant la fusion).  La température du point d’amorçage doit être au plus égale à la température de fusion du métal de coupe.  La température de fusion de l’oxyde formé soit au plus égal à la température de fusion du métal à couper afin que les produits de la réaction(scories) puissent s’éliminer au fur et à mesure de leurs apparitions.  Le métal doit être oxydable. 1.8.Influence de quelques facteurs sur le procédé d'oxycoupage La pureté de l’oxygène. Le graphique de la page suivante montre l’influence de la pureté de l’oxygène sur la vitesse de coupe (tôle acier doux de 20 mm d’épaisseur, calibre de la buse : 10/10 de mm).  L’utilisation d’un oxygène de grande pureté implique du matériel et notamment des canalisations propres. L’état de surface.  Les meilleurs résultats seront toujours obtenus sur des tôles propres (meulées ou sablées).  La calamine augmente le temps d’amorçage en pleine tôle.  Les tôles peintes engendrent quelquefois des oxydes adhérents qu’il est difficile de faire disparaître.  Elles tendent aussi à encrasser plus rapidement les têtes de coupe. Hauteur entre tête de coupe et la tôle.  La hauteur entre la tête de coupe et la tôle est un facteur important agissant sur la fusion d’arête, le temps uploads/Industriel/ sfe-version-2.pdf