Résultats expérimentaux

Pour comparer les deux technologies d’outillage, différents critères ont été utilisés. Le premier critère repose sur l’effort nécessaire pour mettre en forme la pièce. Le rendu visuel et la conformité à la géométrie théorique de l’échantillon formé représenteront le second critère de comparaison. Le dernier point d’analyse reposera sur les défauts présents sur la pièce.

2.2.1 Efforts de mise en forme

La figure V-8 montre les efforts de mise en forme enregistrés au cours de trois essais pour chaque technologie d’outillage. 0 10 20 30 40 50 60 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4

Outillage à membranes caoutchouc

F o rc e d e p re s s a g e [ T ] Temps [s] 0 10 20 30 40 50 60 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 Outillage métallique F o rc e d e p re s s a g e [ T ] Temps [s]

Les courbes en rouge représentent les efforts mesurés sur un cycle complet. Les courbes en bleu et en vert représentent les efforts enregistrés pour des essais partiels s’arrêtant respectivement à 33% et 66% du cycle de mise en forme. Les vingt premières secondes de l’essai correspondent à une approche de l’outil supérieur et ne sont donc pas considérées comme faisant partie du cycle de mise en forme. On constate que les efforts mesurés au cours des trois essais se superposent pour les deux systèmes d’outillage. Cela met en évidence une bonne répétabilité des essais effectués. Les efforts nécessaires à la mise en forme de la pièce sont supérieurs dans le cas des outils avec membrane. Au cours des essais, la feuille de caoutchouc subit de grandes déformations. Ce phénomène engendre une augmentation de l’effort global mesuré sur l’outil supérieur.

Figure V - 9 : Influence de la position initiale sur l'effort de mise en forme

La figure V-9 présente les courbes d’efforts enregistrés pour différentes positions initiales de la galette. Sur les deux graphiques, les courbes en pointillés représentent l’effort mesuré pour une position initiale centrale de l’échantillon (position de référence). On constate qu’un déplacement initial de la galette vers la droite n’influence que très peu l’effort de pressage ce qui n’est pas le cas lors d’un déplacement vers le haut. Deux évolutions différentes sont alors observées. Dans le cas de l’outillage métallique, on observe une diminution de l’effort de mise en forme, principalement dans le deuxième tiers du cycle. Le déplacement de la matière vers le haut permet de favoriser la formation de la zone des tenons et des barrettes (zone d’intérêt présenté à la figure V-5). Les différents détails géométriques (tenons, barrette,...) sont donc remplis au début du cycle et non plus à la fin par les écoulements. Le volume de matière s’écoulant est plus faible. Cela entraine une diminution de l’effort global. Dans le cas des outils à membranes caoutchouc, on constate une augmentation de l’effort à la fin du cycle. Pour former les différentes barrettes et permettre un écoulement de la matière vers le haut de l’outillage, des déformations plus importantes de la membrane se produisent. Cela se traduit par une hausse de l’effort de mise en forme.

La comparaison des efforts mesurés pour les deux technologies d’outillages a mis en exergue la part non négligeable de l’effort engendré par la déformation des membranes caoutchouc (+ 30 % de l’effort nécessaire à la mise en forme). Lors de ces essais, le volume de matière mis en forme représente moins d’un cinquième du volume mis en forme dans le cas de la géométrie complète de la tuile. De ce fait,

0 10 20 30 40 50 60 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 Temps [s] F o rc e d e p re s s a g e [T ] Position droite Outils à membrane Outils métallique 0 10 20 30 40 50 60 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 Temps [s] F o rc e d e p re s s a g e [T ] Position haute Outils à membrane Outils métallique

lors du pressage industriel, la part des efforts dus à la déformation de la membrane devient naturellement plus faible comparée aux efforts de déformation de la pâte d’argile (environ 40 tonnes).

2.2.2 Finition géométrique

Maintenant que nous avons analysé l’influence des membranes sur l’effort nécessaire à la mise en forme, il convient de s’intéresser à la géométrie finale de l’échantillon.

Figure V - 10 : Comparaison des échantillons façonnés avec les deux technologies d'outillage

La figure V-10 montre deux échantillons mis en forme avec une position initiale centrée de la galette. On constate que les contours des échantillons obtenus avec les deux technologies d’outillage sont similaires. Les écoulements ne sont donc pas directement influencés par la présence des membranes. La grande différence entre les deux échantillons concerne les angles comme on peut le voir sur la figure V-11. Le pressage en moule métallique permet d’obtenir la géométrie la plus proche du théorique. Les angles de transition entre les différentes géométries sont bien marqués. Les détails géométriques formés sont plus fins et précis. Les angles de l’échantillon façonné avec la feuille caoutchouc (face extrados) sont lissés. On observe des rayons de congés sur les angles. Pour les angles concaves (feuille pliée en compression), il est possible d’obtenir des rayons de congés proches de zéro ce qui n’est pas le cas pour les angles convexes (feuille tendue). Dans cette configuration, le rayon de congé résultant est au minimum égal à l’épaisseur de la membrane. La membrane préformée positionnée sur l’outil inférieur permet d’obtenir une précision des détails géométriques comparable à celle obtenue avec les outils métalliques (face intrados de l’échantillon).

Figure V - 11 : Influence du type d'outillage sur la géométrie des barrettes

2.2.3 Pathologies observées

Différentes pathologies ont pu être reproduites à partir de ces essais. La figure précédente (V-11) permet de constater la présence d’arrachements à la surface de l’échantillon formé avec les outils métalliques. Ce phénomène, généré par le frottement de l’argile sur les outils métalliques, n’est pas observé lors de l’utilisation des membranes. La tension de la feuille de caoutchouc, au cours du cycle, couplée au frottement avec l’argile, permet de maintenir une légère compression dans le plan de la surface. Ce phénomène permet de limiter l’apparition d’arrachements sur la surface de l’échantillon.

Figure V - 12 : Pathologies observées avec l'utilisation des outils métalliques

La figure V-12 présente deux pathologiques qui sont observées principalement lors de l’utilisation des outils métalliques μ le mauvais remplissage de deux zones et le décollement d’une barrette. Deux mécanismes sont à l’origine de ces défauts. Les mauvais remplissages sont créés par un piégeage d’air dans les zones creuses de l’outillage. La pression de l’air entraîne une dérivation des écoulements et donc une mauvaise finition de ces géométries profondes (voir page 116). Le décollement des barrettes est une pathologie bien connue. Elle est engendrée par un fort gradient de vitesse à la base des barrettes menant à leur cisaillement puis à leur décollement au cours du séchage (voir paragraphe 2.3 chapitre IV).

Ces défauts sont aussi observables lors du pressage avec les outils à membrane cependant l’ampleur constatée est nettement plus faible. La présence des rayons de congés, créée par les membranes, dans les angles permet un écoulement aisé de la matière et donc un meilleur remplissage des zones profondes.

Figure V - 13 : Pathologies engendrées par les deux technologies d'outillage

La figure V-13 illustre des pathologies observées sur les échantillons façonnés avec les deux technologies d’outillages. Les deux figures de gauche illustrent un phénomène en cours pouvant générer des défauts de recollement. En effet, on constate que le front de matière n’est pas homogène dans la barrette. Ce phénomène peut mener à un recollement de deux fronts de matière, se traduisant ensuite par l’apparition de fissures au séchage des produits. Les deux photographies de droite illustrent un phénomène de déformation. On constate la présence de ces défauts géométriques similaires sur les deux échantillons. Ils sont observables sur la face intrados des échantillons qui est la face au contact de la membrane préformée.

L’utilisation des membranes en caoutchouc ne permet pas de former des géométries étroites et profondes comme les avant trous de clouage.