Qualité des tubes étirés

En plus de respecter les dimensions mentionnées par le client et ce, tout en considérant une certaine tolérance dans le procédé, un tube de bonne qualité doit aussi avoir des propriétés de fini de surface adéquates. Ainsi, la qualité du fini de surface extérieur mais aussi intérieur est très importante. D'abord, le fini extérieur est essentiel au niveau esthétique du produit. Quand au fini de surface intérieur (mais aussi extérieur), l'importance d'une bonne qualité de surface réside dans le fait que les imperfections peuvent être des sources de concentration de contrainte dans un structure tubulaire. Ceci peut donc affaiblir la composante structurale pouvant entraîner une rupture du matériau. Les figures 4.16 à 4.18 montrent l'état du fini de surface à l'extérieur et à l'intérieur du tube respectivement. On peut voir que la surface extérieure du tube (figure 4.16) est assez intacte si on compare à la surface des tubes bruts. Ceci montre que la lubrification et l'outillage fonctionnent adéquatement sur l'extérieur du tube.

Figure 4.16 : Fini de surface extérieur

Cependant, lorsque l'on regarde la figure 4.17 et 4.18, on note que la surface intérieure du tube présente certaines imperfections du fini de surface. D'abord, on peut voir un endommagement dans le sens de l'étirage. Ce défaut peut être provoqué par l'accumulation de résidus d'aluminium collés à la surface de l'outillage qui, avec la pression de contact entre le tube et le mandrin, peuvent égratigner la surface du tube. D'ailleurs, nous avons remarqué durant les essais préliminaires que les tubes étirés en dernier ont été davantage endommagés par les copeaux d'aluminium. Le fait de passer un papier sablé sur la surface de l'outillage avant les essais subséquents a permis d'éliminer un peu ce phénomène sans toutefois le faire disparaître complètement.

Également, encore sur la surface intérieure, on peut observer des stries circonférentielles et ce, dans les zones où le mandrin progresse vers la matrice. On observe cependant que plus l'avance du mandrin est progressive, moins ces stries sont importantes et en plus petit nombre. Ceci démontre que plus la pression de contact entre le tube et le mandrin est importante, moins bien se fait la progression du mandrin. L'avance du mandrin et l'écoulement du tube autour du mandrin seraient donc moins fluides. On peut penser aussi que l'apparition de ces stries sur la surface intérieure pourrait venir du fait que le système de contrôle du cylindre hydraulique permettant de déplacer le mandrin n'est pas assez sensible et que l'élasticité du système global pourrait justement nous empêcher d'obtenir un bon contrôle sur la position du mandrin.

Pour terminer, on pourrait améliorer la qualité du fini de surface intérieur et extérieur par quelques modifications assez simples à implanter. Entre autre, il faudrait d'abord améliorer le polissage de nos outils afin d'obtenir un fini de surface miroir. Chez Alfiniti inc., ils utilisent des outils très bien polis qui ont assurément un effet positif sur le fini de surface final des tubes. Également, la préparation des tubes est une étape importante afin d'éliminer tous les copeaux métalliques pouvant demeurer sur la surface du tube juste avant le procédé. La lubrification joue aussi un rôle de premier plan dans l'amélioration de la qualité des produits finaux.

Conclusion

5.1 Conclusion

Le principal objectif de ce projet de maîtrise était de parvenir à fabriquer un tube dont l'épaisseur varie sur sa longueur et de pouvoir contrôler les dimensions de ce dernier durant le procédé d'étirage froid. Pour atteindre cet objectif, le projet devait passer par une phase de conception d'un banc d'essai afin de pouvoir compléter quelques essais mécaniques. C'est d'ailleurs la section principale de mon projet de maitrise et donc ce qui a été présenté dans ce mémoire.

La réalisation d'une telle machine a exigé la connaissance de plusieurs aspects mécaniques (hydraulique, matériaux, résistance des matériaux, éléments d'assemblage, analyse par éléments finis) mais aussi quelques connaissances au niveau de l'instrumentation et du contrôle (choix des capteurs, contrôle DSP). La simplicité du concept a été un avantage important. Ceci a fait en sorte que la complexité des composantes était très faible et donc la validation de leur fonctionnement a été beaucoup simplifiée. De plus, cette simplicité conceptuelle a joué un rôle important sur le nombre de composantes nécessaires pour l'assemblage de la machine. D n'en demeure pas moins que malgré le peu de complexité au niveau du design, la grosseur des pièces à fabriquer a apporté son lot de difficultés. Puisqu'on a voulu restreindre la fabrication des composantes à l'atelier de génie mécanique de l'Université Laval (pas de fabrication externe), l'usinage de certaines pièces, comme les poutres, a été assez difficile. Les équipements n'étant pas nécessairement adaptés pour la fabrication de telles composantes, les techniciens ont du faire preuve d'un savoir-faire énorme afin de combler nos besoins. Dans des situations semblables, il peut être préférable de faire fabriquer ces composantes par des ateliers d'usinage spécialisés possédant l'expertise nécessaire pour ce type de pièces. Le volume et la masse des pièces ont aussi apporté certains problèmes lors de l'assemblage de la machine en rendant difficile la manipulation de cette dernière. Une emphase plus particulière aurait aussi pu être mise sur la sécurité de la machine. Rien n'est vraiment en place pour minimiser les risques de

défaillance du système qui pourraient mettre en jeu la sécurité de l'opérateur et le bon fonctionnement de la machine. Il faut mentionner aussi les difficultés rencontrées à intégrer convenablement le système de lubrification sur la machine. Malgré que le système de lubrification extérieure au tube soit fonctionnel, la lubrification intérieure du tube est défaillante. On a malgré tout été en mesure de pallier à ce manque d'efficacité mais des efforts en conception sont nécessaires pour intégrer un système de lubrification intérieure fiable et efficace. Malgré ce, la machine conçue respecte tous les critères présentés dans le cahier des charges (chapitre 3). Il est important de noter que la machine réalisée ici n'a pas été développée dans un but de production industrielle exigeant rapidité de production, production de haut volume et contrôle de la qualité. Cependant, le principe de fonctionnement présenté auparavant (section 3.4.1) pourrait être applicable dans un cadre industriel mais des modifications importantes devraient être apportées à ce type de machine pour être en mesure de répondre aux besoins de l'industrie.

À la lumière des résultats obtenus au chapitre 4, nous pouvons affirmer que la machine conçue dans le cadre de ce projet possède les caractéristiques nécessaires permettant de faire de l'étirage de tube en aluminium 6063-O à épaisseur de paroi variable. En effet, malgré que les résultats expérimentaux présentés auparavant ne soient que préliminaires, ces derniers nous permettent d'affirmer que la machine d'étirage est fonctionnelle, favorisant ainsi l'étude du procédé de façon plus exhaustive. On peut également espérer être en mesure d'étirer des tubes en aluminium de d'autres alliages (tel que le 6061-O). Bien entendu, tout ce qui aurait pu être étudié dans le cadre de ce projet n'a malheureusement pas fait l'objet d'essais mécaniques spécifiques. Entre autre, la variation d'épaisseur sur la circonférence du tube par l'utilisation d'outillage spécial et l'impact des éléments de contrôle sur le procédé d'étirage n'ont pas fait l'objet d'essais mécaniques. Également, l'étude de certains paramètres tels que l'effet de différents types de lubrifiants sur le procédé et de la vitesse d'étirage sur les forces impliquées dans l'étirage à froid n'ont pas été évalués. Tous ces aspects jouent fort probablement un rôle sur la qualité du produit final. Néanmoins, les performances obtenues avec la machine dans sa configuration actuelle nous laisse envisager qu'il sera possible de faire d'autres études plus approfondies sur l'étirage à froid de tubes en aluminium pour ainsi développer davantage de connaissances sur le procédé.

Avec la machine d'étirage, le groupe de recherche est donc équipé pour étudier davantage l'étirage à froid. D'ailleurs, dans les prochains mois, l'équipe tentera d'étudier entre autre différentes geometries d'outillage. En effet, le premier objectif sera de comparer, en termes de capacité d'amincissement et de force globale durant le procédé, la différence entre l'utilisation d'un mandrin de forme conique (le même utilisé pour les essais réalisés dans ce projet) comparativement à un mandrin dont le diamètre extérieur varie en étage.

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