LA DECOUPE AU JET D’EAU

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1 LA DECOUPE AU JET D’EAU Brunon Aline Chavanne Robin Mons Pierre

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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 Presentation

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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