Conception de l'outillage

Plusieurs composants ont été conçus afin de produire les tubes finaux. Premièrement, il a été nécessaire de concevoir un support à matrice. En plus d'avoir la fonction principale de fixer les matrices en place, le support réduit l'espace entre les tables de la presse. L'acier utilisé pour ce composant est l'alliage A36. Étant donné que l'acier utilisé pour ce support est moins dispendieux que celui des matrices, le coût total est donc inférieur. Ces supports ont aussi été conçus dans une optique de modularité. En effet, ils pourront être utilisés tant pour le tube du C.R.O.I. que pour tout autre tube de dimensions semblables. La figure 79 présente la pièce fabriquée.

Trou de positionnement Rainure en T

Trou de fixation Figure 79 Support à matrice

Des rainures ont été usinées sur la plaque afin de maximiser les possibilités pour le boulonnage des matrices. Ces rainures sont placées perpendiculairement à l'axe des vérins latéraux pour éviter tout glissement entre le support et les matrices. Aussi, des trous de positionnement sont placés à plusieurs endroits sur la plaque. Des coussinets en laiton sont placés dans ces trous pour faciliter l'insertion des douilles. Des trous de positionnement de 63.5 mm de diamètre sont usinés sous chaque support afin de permettre le positionnement sur la table de la machine. Les supports à matrice sont fixés à la presse à l'aide de boulons et d'écrous en T. L'annexe A présente le calcul effectué pour s'assurer que la quantité de boulons est suffisante pour résister aux forces induites par les vérins lors de l'hydroformage.

Par la suite, les matrices ont été conçues à partir du modèle tridimensionnel de Lapointe [17]. La matrice a tout d'abord été séparée en sept sections, comme le montre la figure 80.

Figure 80 Matrice d'hydroformage C.R.O.I.

Cette configuration a été adoptée pour diminuer les pertes de matière, mais aussi pour offrir la possibilité de modifier une section existante ou de fabriquer une section supplémentaire. Ceci est particulièrement utile pour le repolissage des sections qui sont soumises à beaucoup de friction. De plus, l'utilisation de plusieurs blocs plus petits limite la distorsion lors du traitement thermique. Pour de meilleurs résultats, l'alliage d'acier D2 a été utilisé pour les matrices. En effet, en plus de mieux résister à la corrosion et à l'usure, cet alliage a une excellente stabilité dimensionnelle au traitement thermique. En utilisant le bon traitement thermique, il est théoriquement possible d'éliminer toute distorsion lors de la trempe. L'utilisation de douilles de positionnement assure l'alignement de chaque partie, l'une par rapport à l'autre. Chaque bloc est fixé au support à matrice grâce à des boulons et à des écrous en T et le positionnement par rapport à la table s'effectue grâce à des douilles. Le chambrage des trous de passage a été modifié afin de permettre l'accès à la tête des boulons même lorsque la presse est fermée.

La forme du tube du C.R.O.I. oblige que les deux vérins soient positionnés du même côté de la presse. En raison de l'espace restreint entre les colonnes de la presse, il a été décidé de fixer les deux vérins dans le même support. La figure 81 présente la pièce conçue et usinée.

Figure 81 Support à vérins latéraux pour le C.R.O.I.

Ce support est fabriqué dans de l'acier A36 et deux bandes de laiton sont fixées dans les rainures supérieures du support à vérins pour faciliter son glissement à l'intérieur de la cavité de la table de la presse. Cette insertion permet de répartir la force de réaction sur une grande surface.

Les poussoirs ont été divisés en deux sections et ce, dans le but d'augmenter la modularité du montage et, aussi, de diminuer les coûts de fabrication. Le poussoir global peut être usiné dans un acier moins exotique et donc moins coûteux, tandis que l'embout particulier, qui est soumis à beaucoup de frottement, peut être usiné dans un matériau plus dur et donc plus dispendieux. Toutefois, il a été choisi d'usiner les deux composants en acier D2 pour les mêmes raisons que les matrices. Le coût de l'usinage de pièce de rechange se trouve aussi réduit par cette configuration. La figure 82 montre la modélisation du poussoir ainsi qu'une vue de coupe du poussoir sur laquelle sont indiquées les particularités.

Joints d'étanchéité ~7r~77 / / / /

Arrivée d'eau Trou pour goupille de fixation

Trou de fixation de l'embout

Cavité pour tige anti-rotation Figure 82 Modélisation et détail du poussoir

Le poussoir est positionné dans le vérin latéral et est retenu par une goupille de fixation. Une conduite a été usinée afin de permettre l'arrivée et la sortie de l'eau dans le tube. Une cavité a aussi été prévue pour la pose d'une tige qui empêche la rotation indésirable du

vérin lors de l'hydroformage. Finalement, un trou fileté permet la fixation de l'embout. L'étanchéité de la jonction entre le poussoir et l'embout est assurée par deux joints circulaires. Ces joints de caoutchouc limitent la pression interne pouvant être appliquée à environ 60 MPa.

L'embout conçu pour le tube du C.R.O.I. est cylindrique et a un diamètre maximal de 50.8 mm. Comme le montre la figure 83, un orifice situé au haut de l'embout permet l'entrée d'eau pour l'un des poussoirs et la sortie pour l'autre.

Figure 83 Modélisation de l'embout du poussoir pour le C.R.O.I.

Un palier est usiné à l'endroit où le bout du tube est appuyé lors de l'hydroformage. Cette caractéristique a la fonction de créer une déformation plastique importante sur le tube, créant ainsi l'étanchéité de la cavité. La figure 84 montre le modèle tridimensionnel du montage complet.

4.1.3 Lubrification

Comme il a été discuté dans la revue de littérature, la lubrification est cruciale pour la réussite de l'hydroformage. Le lubrifiant utilisé est le Hydrodraw 625 de la compagnie D.A. Stuart. Ce lubrifiant est appliqué grâce à un vaporisateur sur les sections du tube où le frottement est critique et où il y a beaucoup de déformations, c'est-à-dire aux bouts du tube. La tête du dossier n'étant presque pas déplacée au cours du procédé, la lubrification s'est avérée inutile. VHydrodraw 625 est appliqué sur le tube, puis un temps d'attente minimal est requis afin de le laisser sécher. Les matrices doivent par la suite être mouillées avec de l'eau pour activer le lubrifiant convenablement. Cette étape était effectuée manuellement pour les besoins du projet, mais elle est facilement automatisable dans un contexte de production, ce qui augmenterait par le fait même l'homogénéité de l'application.