Mise en forme et élasticité du laiton

[invite84e2797c]

Bonjour,

J'ai besoin de votre aide pour prévoir comment du laiton va réagir à une remise en forme mécanique. Je rentre directement dans le vif du sujet :

On est en présence d'un tube en laiton recuit (complet) avec des parois minces que l'on souhaite remettre en forme, son diamètre interne étant trop fort.

Ce tube a initialement une hauteur de 8 mm, un diamètre interne de 6.10 mm et l'épaisseur du laiton est de 0.35 mm, donc diamètre externe de 6.80 mm

On introduit un mandrin indéformable dans le tube de diamètre 6.00 mm et, à l'aide d'un système de pince avec des mors, on vient plaquer fermement le tube sur le mandrin.
La question est de savoir quel sera le réel diamètre interne du tube après cette opération ...

D'après des données récupérées sur internet, le module de young du dit laiton pourrait être de E=112 GPa et sa limite élastique Re=100 MPa.

Comment prendre le problème ?
Merci
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[invite6dffde4c]

Bonjour.
La situation finale est le tube plaqué sur le mandrin. Une fois que le laiton s'appuie sur le mandrin, la forme n'évolue plus (il ne peut pas fluer en longueur). Donc, il arrive à sa forme finale avec la pression externe correspondante à sa limite élastique.
Maintenant, si on le libère, il va augmenter de diamètre d'une grandeur correspondante à la compression due à une pression égale à la pression limite élastique.
Il faut donc calculer les dimensions d'un tube qui, sous une pression égale à la limite élastique, prend un diamètre interne égal au mandrin.

Le gros problème que vous avez est que vous ne connaissez pas le coefficient élastique ni la limite élastique du laiton que vous venez d'écrouir. Et je ne vois pas comment vous pourriez le connaître, à moins de faire la mesure
Au revoir.

[invite84e2797c]

Merci pour ces premiers éléments de réponse.
J'ai manqué de précision manifestement.

Il n'y a pas de "blocage" pour la hauteur du tube, donc il pourrait fluer en longueur, mais après observations et pour simplifier, on néglige cette possibilté ... mais surtout, ne serait-ce que pour être actionnés, les mors ne sont pas contigus. Si on exagère fortement la pression sur ces mors, on voit nettement apparaitre un afflu de matière dans ces "vides".

Ces mors sont en fait réalisés avec un tube d'acier de diamètre interne proche de celui du mandrin, et qui a été scié - sur une longueur suffisante d'environ 30 mm - à 2 reprises à angle droit faisant apparaitre 4 mors. Ces mors sont alors "écartés" pour en final présenter un diamètre de 7.20 mm (suffisant pour coiffer les 6.80 mm du tube laiton). Lors du serrage des mors, ces espaces vont bien sûr diminuer mais seront toujour présents. Il y a donc une latitude laisser à l'opérateur de plus ou moins serrer le laiton sur le mandrin.

Ma proposition d'une limite élastique Re = 100 MPa ne va pas ?

Cordialement

[invite6dffde4c]

Re.
Il n'y aura pas de fluage longitudinal (ou négligeable).
Quand vous comprimez de la matière entre deux plaques, même si elle n'est pas tenue sur les côtés, elle ne flue pas éternellement. Elle se bloque. Voir les presses au diamant. Ou essayez vous même avec de la pâte à modeler entre les mors d'un étau.

La limite élastique dépend de l'état d'écrouissage. Donc, n'importe quelle valeur que vous donniez est sujette à caution. Il faudrait trouver la limite élastique du laiton totalement écroui.
A+

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite84e2797c]

Il faudrait trouver la limite élastique du laiton totalement écroui.
A+

Pour le même laiton écrouit Re = 360 communément admis
La limite (le tube se fendille et devient inutilisable) 430
A+

[invite6dffde4c]

Re.
Je ne connais pas (du tout) la valeur. Si vous pensez que c'est la bonne faites les calculs et comparez-les à l'expérience.
A+

[invite84e2797c]

Je voudrais bien faire le calcul ... et donc dans l'idée, encadrer mon résultat par une valeur au mieux et une au pire .. mais au préalable, je met en doute mes capacités/connaissances/souvenirs pour faire ce calcul (je serais plus à l'aise avec une éprouvette pleine en laiton pour tout dire) et un exemple numérique me rassurerais.
Possible ou pas ?
A+

[Jaunin]

Bonjour, SqualeT68i,
Je n'ai pas de solution pour l'instant, mais auriez-vous un croquis de votre tube fendu, soit le mors ? et comment effectuez vous la pression de serrage, en gros.
LPFR, que je salue amicalement, à déjà bien défini votre problème, je vais voir si je trouve encore quelque chose....
Cordialement.
Jaunin__

[invite84e2797c]

Bonjour Jaunin,

Merci pour vos interventions respectives.

Je comprend fort bien que mes explications ne sont pas assez claires.
Je vais tenter de faire "quelques" photo de l'outillage en question dès demain matin, ce sera plus parlant.

A bientôt.
Cordialement

[invite6dffde4c]

Bonjour Jaunin.
Vous tombez bien (comme toujours).
Je m'apprêtais à dire à SqualeT68i que je ne savais pas faire le calcul directement et qu'il trouverait probablement quelqu'un d'autre (vous) dans le forum capable de le guider.
Je pense qu'on pourrait peut-être travailler avec un secteur du cylindre et intégrer les déformations (en compression de volume) couche par couche.

Puisque vous passez par là, j'ai une autre discussion où vos lumières seront les bienvenues:
http://forums.futura-sciences.com/ph...ltanement.html
Très cordialement,

[invite7399a8aa]

Bonjour,

J'ai besoin de votre aide pour prévoir comment du laiton va réagir à une remise en forme mécanique. Je rentre directement dans le vif du sujet :

On est en présence d'un tube en laiton recuit (complet) avec des parois minces que l'on souhaite remettre en forme, son diamètre interne étant trop fort.

Ce tube a initialement une hauteur de 8 mm, un diamètre interne de 6.10 mm et l'épaisseur du laiton est de 0.35 mm, donc diamètre externe de 6.80 mm

On introduit un mandrin indéformable dans le tube de diamètre 6.00 mm et, à l'aide d'un système de pince avec des mors, on vient plaquer fermement le tube sur le mandrin.
La question est de savoir quel sera le réel diamètre interne du tube après cette opération ...

D'après des données récupérées sur internet, le module de young du dit laiton pourrait être de E=112 GPa et sa limite élastique Re=100 MPa.

Comment prendre le problème ?
Merci

Bonsoir,

Il est peut probable que l'on arrive à réduire le diamètre de cette façon. Le résultat sera un tube déformé. Une façon de faire consistera à prendre une barre pleine, aller sur le tour, tourner diamètre extérieur puis tout doucement, usiner le diamètre intérieur avec un forêt, ou mieux, une fraise 4 lèvres, puis tronçoner à longueur.


Cordialement

Ludwig

[phuphus]

Bonsoir à tous,

Il n'y a pas de "blocage" pour la hauteur du tube, donc il pourrait fluer en longueur, mais après observations et pour simplifier, on néglige cette possibilté ... mais surtout, ne serait-ce que pour être actionnés, les mors ne sont pas contigus. Si on exagère fortement la pression sur ces mors, on voit nettement apparaitre un afflu de matière dans ces "vides".

Tu verras dans tous les cas 4 stries de quelques centièmes sur le tube fini, puisque la matière va préférentiellement s'écouler par là plutôt qu'en bout. Peut-être peux-tu t'adresser à une entreprise dont c'est le métier ? Dans le principe, voilà ce qu'il faut faire :

http://www.tubexact.com/tubexact/gamme.html

C'est tout de même un savoir-faire en soi, donc à mon avis difficile à reproduire facilement dans son coin.

Si j'avais à faire cela dans un atelier sans faire appel à personne, je pense que je m'y prendrais de la façon suivante (complexe mais à mon avis sûre et avec un résultat de qualité) :
- aléser une barre épaisse d'alu (nuance à déterminer) à la cote extérieure finale du tube : c'est la chemise
- usiner un mandrin d'alu à la cote finale intérieure du tube (c'est donc l'équivalent de ton mandrin intérieur actuel)
- enduire les deux d'un agent démoulant adapté aux fortes températures
- mettre la chemise en étuve de manière à la dilater aux cotes actuelles du tube plus un jeu fonctionnel (température "T1")
- introduire le mandrin d'alu dans le tube de laiton
- régler l'étuve à la température qui assure aux deux pièces d'alu les cotes actuelles du tube laiton (température "T2")
- sans attendre, introduire le tube de laiton à l'intérieur de la chemise chaude
- à l'équilibre thermique, le tube laiton n'a pas changé de dimensions mais est contraint (puisqu'il se dilate alors que les pièces en alu sont à ses cotes à froid)
- laisser refroidir le four sur sa propre à température ambiante

Une fois tout ce petit monde enlevé du four, tu perces le mandrin d'alu de manière à le transformer en tube de 2 à 3 dixième de paroi, tu remets au four à température T2, et tu sépares le tout sans efforts. Le perçage du mandrin t'assure que le tube laiton va résister à la poussée sous dilatation (pas de re-déformation), et qu'à T2 tu auras bien un jeu entre le tube et la chemise. Une fois revenu à froid, tu mesures les dimensions de ton tube, et tu refais une passe si nécessaire avec une nouvelle chemise et un nouveau mandrin pour tenir compte du retour élastique final du tube.

Cela ne fonctionne que parce que l'alu possède un coefficient de dilatation thermique supérieur au laiton. En fonction des températures T1 et T2 nécessaires, certains alliages d'alu peuvent ne pas faire l'affaire (trempe).

[phuphus]

Bonsoir Ludwig,

Il est peut probable que l'on arrive à réduire le diamètre de cette façon. Le résultat sera un tube déformé. Une façon de faire consistera à prendre une barre pleine, aller sur le tour, tourner diamètre extérieur puis tout doucement, usiner le diamètre intérieur avec un forêt, ou mieux, une fraise 4 lèvres, puis tronçoner à longueur.

Le contraire est plus aisé : d'abord aléser l'intérieur (avec un alésoir plutôt qu'une fraise), introduire avec un léger serrage (ajustement style H7 / m6) un mandrin d'acier, ensuite usiner l'extérieur sans précautions particulières, et mettre au four à quelques dizaines de degrés au dessus de l'ambiante pour séparer le tube du mandrin.

[phuphus]

Si j'avais à faire cela dans un atelier sans faire appel à personne, je pense que je m'y prendrais de la façon suivante (complexe mais à mon avis sûre et avec un résultat de qualité) :

Ou sinon, si vraiment tu veux presser sur ton mandrin actuel, tu fais juste une chemise alu que tu insères à chaud sur l'ensemble mandrin + tube. En se refroidissant, elle viendra déformer le tube comme tes mors actuels, mais de façon uniforme. Tu mets le tout au four pour démouler (l'alu se dilate plus que le laiton, lui-même se dilatant plus que l'acier), et c'est OK. Il faudra tout de même prévoir une lubrification de tes pièces, sinon le laiton va se retrouver coincé et ne pourra pas s'écouler librement.

[invite6dffde4c]

Bonjour.
L'usinage et le tournage ne sont pas toujours la solution. On utilise un procédé similaire à celui que SqualeT68i veut utiliser pour sertir des câbles. Voir ici.
Évidement ils n'utilisent pas du laiton mais du cuivre ou de l'aluminium.
Et je pense que ce que SqualeT68i veut faire, n'est pas usiner un manchon. À mon avis, il doit connaître l'existence des tours et des aléseurs.
Au revoir.

[invite84e2797c]

Merci LFPR,
Effectivement il ne s'agit nullement de faire un outil (qui existe de façon industrielle) ni même de comparer ses possibilités à celles que pourraient offrir d'autres solutions.


Quelques photos :

Pince

Ses fentes en évidence

Mandrin et porte mandrin

Le tube de laiton dans la pince

Pince avec mandrin

L'assemblage

"L'assemblage" est en fait à l'intérieur d'un porte outil pour guider le tout.
Il "suffit" d'exrcer une pression verticale sur l'outil pour que l'épaulement du porte mandrin vienne serrer les mors de la pince sur le laiton.

J'espère que c'est plus clair.
Cordialement

[invite6dffde4c]

Re.
Vous allez vous faire gronder par les modérateurs. Les hébergeurs extérieurs ne sont pas acceptés. Il faut mettre les images en tant que pièces jointes.

Peut être qu'il serait plus clair si vous dissiez à quoi ça sert de compresser un bout de laiton au lieu d'utiliser un tube avec les bonnes dimensions directement.
A+

[invite84e2797c]

Aie ... "bleu-bite" dans ce forum, je croyais bien faire en n'encombrant pas le site avec des documents un peu lourds (j'ai bien consulté la charte avnt de faire mais je n'ai pas cru voir de consignes particulières à ce sujet).
Donc je laisse le soin aux modo de trancher

Cordialement

[invite84e2797c]

Re.
Peut être qu'il serait plus clair si vous dissiez à quoi ça sert de compresser un bout de laiton au lieu d'utiliser un tube avec les bonnes dimensions directement.
A+

Certes, mais dans mon message initial je parlais bien "de remettre en forme" ce tube. On remet ce tube de laiton à son diamètre nominal.

[phuphus]

Bonjour,

en fait, pour ma part je ne vois pas trop ce que tu attends de nous. Ta question initiale est "comment prendre le problème". Tu as déjà réalisé un outillage, et tu as tout entre les mains pour tester et faire la mise au point de ton process. As-tu fait un essai ? Si oui, quel est le diamètre final de ton tube ? As-tu essayé avec diverses forces pressantes ? Avec un mandrin central un peu plus fin ? Si non, pourquoi avoir attendu la réalisation d'un outillage pour te poser la question de comment faire ?

J'insiste un chouilla sur le lien que je t'ai déjà donne. Es-tu allé voir ?

http://www.tubexact.com/tubexact/gamme.html

Le défaut que je vois dans ton outillage, c'est que tes mors sont usinés une fois pour toutes à des cotes figées. Si tu te rends compte que ce ne sont pas les bonnes cotes, tu repars pour un tour. Sans avoir de modélisation théorique, tu peux te faire un outillage qui s'adaptera sans problème : l'idée est de faire une éprouvette de traction creuse et mettre ton tube à l'intérieur. Plus tu tires sur l'éprouvette, plus elle resserre le tube de laiton, et le tout reste cylindrique sans jours sur les côtés.