Observations granulométriques

Suite du chapitre X2.5.2X, nous savons que les conditions limites sont les suivantes : pas trop de particules fines (taux massique inférieur à 2%) pour la qualité de combustion et pas trop de grosses particules (l’une des dimensions ne doit pas excéder 5 cm et 3cm pour les autres) à cause des risques de bourrage avec les vis d’entraînement. Afin de maîtriser le flux de bois entrant dans le foyer de la chaudière, il est également nécessaire d’avoir une taille de plaquettes homogène : c'est-à-dire une forte

proportion de plaquettes comprises entre 10 et 50mm. Nous cherchons donc à établir le domaine d’utilisation de l’outil avec le critère de la taille des plaquettes produites. Chacune des mesures granulométriques a été faite sur un essai de trois branches.

5.3.2.1 Influence de la fréquence de rotation

Nous retrouvons, sur les résultats de granulométrie, le concept d’épaisseur de copeaux. La logique voudrait que l’augmentation de la fréquence de passage de dents ou celle de la branche devant ces dents, fasse diminuer la taille globale des plaquettes (XFigure 125X).

0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0 35,0 40,0 45,0 >50mm 25<x<50mm 10<x<25mm 5<x<10mm 5<x<1,7mm x<1,7mm % en m asse 400 tr/min, 3 km/h 800tr/min 3 km/h 400 tr/min 1.5km/h 800 tr/min 1.5km/h

Figure 125 : Comparaison granulométrique entre un usinage à 400 tr/min et à 800tr/min

Les résultats sont clairs, la granulométrie à 800tr/min met en évidence la présence d’une proportion plus importante de petites particules. Pour l’usinage à 400 tr/min, les dents passent moins souvent pour couper la branche, les produits sont donc plus gros. Néanmoins les deux courbes sont critiquables pour deux raisons : la bleue présente un taux important de fines (5%), moins de 2% pour l’autre, et les tailles ne sont pas homogènes (beaucoup de tailles différentes). La verte, même si elle offre une homogénéité plus importante, montre la présence de particules un peu trop petites.

5.3.2.2 Influence de la vitesse d’avance

Etudions maintenant l’influence de la vitesse d’avance de la branche sur l’outil. Les conditions d’essais sont les mêmes que précédemment mais avec une vitesse d’avance lente (0.5 km/h) et une plus rapide (1.5 km/h) (XFigure 126X). Ici encore la granulométrie révèle une variation globale de la taille des plaquettes à cause de la variation de la vitesse d’avance. Avec une vitesse d’avance lente, la taille globale des plaquettes est nettement plus petite et en plus le taux de fines est important (presque 20%). La présence d’un fort taux de grosses plaquettes est due au détachage de grosses particules

pendant l’usinage, cela nous montre que parfois les branches ne s’usinent pas toujours comme l’on a prévu. La granulométrie avec une vitesse d’avance plus élevée offre une tendance nettement plus homogène, la part de plaquettes de taille moyenne étant importante. Nous sommes en face d’une répartition gaussienne. 0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0 35,0 40,0 45,0 >50mm 25<x<50mm 10<x<25mm 5<x<10mm 5<x<1,7mm x<1,7mm % e n m ass e ^{800 tr/m in, 1,5 km /h} 800tr/m in 0,5 km /h

Figure 126 : Comparaison granulométrique de deux usinages identiques avec deux vitesses d’avance différentes

5.3.2.3 Influence de l’angle de coupe

Le dernier test pratiqué, sur la granulométrie, est l’influence de l’angle de coupe des couteaux : deux essais de coupe ont été comparés : 800tr/min, 6 couteaux, 1.5km/h mais avec deux angles de coupe différents : 25° et 55°. 0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0 35,0 40,0 45,0 50,0 >50mm 50<x<25mm 25<x<10mm 10<x<5mm 5<x<1,7mm <1,7mm 800tr/min 55° 1.5km/h 800tr/min 25° 1.5km/h

La comparaison granulométrique de ce test montre une homogénéité plus importante pour l’angle de coupe de 55° (presque 65% des plaquettes sont entre 5 et 25mm). L’angle de 25° produit des plaquettes de tailles plus diverses (aucun pourcentage ne dépasse les 25%). L’explication de ces résultats fait intervenir un paramètres nouveau : l’épaisseur de la plaquette, conditionnée par la pénétration de l’arête de coupe dans la branche. En dehors du fait que l’angle de 25° donne une composante radiale d’efforts de coupe importante ce qui repousse la branche au moment de l’usinage, celui-ci réduit la pénétration de l’arête de coupe dans le bois ce qui provoque des épaisseurs de plaquettes faibles : 2mm maximum pour cet essai. L’angle de 55° autorise une bonne pénétration de l’arête de coupe dans la branche donc une épaisseur de plaquette supérieure (environ 5mm en moyenne). Dans le cas du 25° nous formons donc davantage de copeaux de type II alors que l’angle de 55° favorise la formation de copeaux de type I, plus épais. La diversité de tailles de plaquettes pour le 25° s’explique donc simplement par une fragilisation de la plaquette due à sa faible épaisseur et donc à une fragmentation. L’angle de 40° se comporte de façon intermédiaire, mélangeant un peu les types de copeaux et donc les granulométries.

Figure 128 : Copeaux de TYPE I formé avec un angle de coupe de 55° (à gauche) et de TYPE II avec 25° (à droite)

Notons également un phénomène important : l’utilisation d’un angle de coupe important, favorisant le détachage de copeau de grosse taille, provoque le deuxième mode de formation des plaquettes en déchiquetage : le fendage (paragraphe X3.2.1.3X). Ce mode de formation n’apparaît que lors de l’utilisation de l’angle de coupe de 55° et ce phénomène montre que nous sommes dans les mêmes conditions de formation des plaquettes qu’un canter ou un broyeur : tout d’abord une action de l’arête de coupe sur la matière, puis une fissuration et une séparation des plaquettes dépendante de la cohésion du bois.

Couteau Corps d’outil

Zones de fendage (cisaillement parallèle au fibre)

Plaquettes produites

Figure 129 : photos représentant la formation de plaquettes par fendage, effectué à 400tr/min, angle de coupe de 55°, avance 1.5km/h

5.3.2.4 Conclusion des mesures granulométriques

Grâce à la mesure granulométrique, nous avons pu voir que l’usinage généré par l’outil de laboratoire se comportait sous l’influence des mêmes paramètres de coupe que dans l’usinage bois traditionnel. En effet, l’angle de coupe conditionne la pénétration de l’arête de coupe de l’outil dans la branche et donc la formation de la plaquette, un angle important (55°) favorisera un effort de traction dans la branche, et donc sa tenue face à la coupe, et également une bonne entrée de l’arête dans la matière, favorisant ainsi la formation de copeaux de type I, incontournables pour l’utilisation des plaquettes en chauffage. Le couple {vitesse de rotation - vitesse d’amenage} détermine, quant à lui la capacité de coupe de l’outil et la longueur des plaquettes produites. Une vitesse de 800tr/min semble suffisante pour faire de la bonne plaquette et un amenage de 1,5km/h semble laisser suffisamment de temps à la formation des plaquettes. Nous l’avons également vu, cette vitesse de rotation n’est pas gourmande en énergie.