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Influence de la pression de mise en forme sur le détourage de stratifiés carbone/époxy

Coulon, Pierre (2013). Influence de la pression de mise en forme sur le détourage de stratifiés carbone/époxy. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Le besoin de réduire la masse des structures conduit à une utilisation croissante des matériaux composites dans l’industrie aérospatiale. Afin de respecter les tolérances et la qualité requises, les procédés de fabrication doivent s’adapter à ces nouveaux matériaux. L’usinage est l’un de ces procédés qu’il est nécessaire d’optimiser afin de contrôler la qualité finale de la pièce. Cette étude expérimentale a pour objectif de mieux comprendre le lien entre les paramètres de fabrication d’un stratifié carbone/époxy quasi isotrope et son usinabilité. Suite à une étude préliminaire, le paramètre de fabrication qu’il a été décidé d’étudier est la pression de mise en forme. La pression est ensuite reliée expérimentalement au taux de porosité, puis aux propriétés mécaniques et enfin aux efforts de coupe. La méthodologie de recherche se base sur un plan d’expérience classique multifactoriel dont les facteurs d’entrée sont la pression de mise en forme, la vitesse d’avance et la vitesse de coupe. Ces recherches confirment la corrélation entre la pression de mise en forme et le taux de porosité ainsi que le lien entre la pression de mise en forme et les propriétés mécaniques. L’élément nouveau de cette étude est la corrélation entre la pression de mise en forme et les efforts de coupe. Ce dernier point est très intéressant, car il permet de mettre en place un modèle prédictif pour les efforts de coupe. Même si les résultats de cette étude sont difficilement généralisables à d’autres matériaux, la prédiction des efforts de coupe est possible.

La qualité après usinage est aussi étudiée par l’intermédiaire de deux critères, la mesure de rugosité et l’évaluation du délaminage. Le procédé de mesure par rugosimètre à palpeur mécanique est optimisé afin d’utiliser au mieux cette technique. Cette étude confirme les tendances déjà observées sans pouvoir améliorer la caractérisation de la qualité de la découpe.

Résumé anglais

The need to reduce the weight of structures has led to an increasing use of composite materials in the aerospace industry. To meet the required tolerances and quality, the manufacturing processes must adapt to these new materials. The machining is one of these processes that need to be optimized to control the final part quality. This experimental study aims at understanding the relationship between manufacturing parameters of quasi-isotropic carbon fibre laminates and their machinability. After a preliminary study, it was concluded that curing pressure in autoclave was the most influential manufacturing parameter. The pressure is linked, experimentally, to the void content and then to the mechanical properties and finally to the cutting forces. The research methodology is based on a classic multifactorial design of experience in which the input factors are the curing pressure, feed rate and cutting speed. This study confirms the correlation existing between the curing pressure and void content as well as the relationship between the curing pressure and mechanical properties. The new element of this study is the correlation between the curing pressure and cutting forces during trimming. This last point is interesting because it leads to the development of a predictive model for cutting forces. Although the results of this study are hardly generalizable to other materials, the prediction of cutting forces is possible. Quality after machining is also studied through two criteria: the roughness measurement and evaluation of delamination. Roughness is measured using a roughness depth measuring equipment optimized to make best use of this technique. The study confirms the patterns already observed without being able to improve the characterization of cutting quality.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: "Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise en génie mécanique". Bibliographie : pages 125-128.
Mots-clés libres: Composites Usinage. Stratifiés. Composites à fibres de carbone. Résines époxydes. Composites Propriétés mécaniques. Porosité. Coupe. Avions Matériaux. détourage, forme, mise, pression, efforts de coupe, taux de porosité, ILSS, délaminage, rugosité
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Chatelain, Jean-François
Co-directeurs de mémoire/thèse:
Co-directeurs de mémoire/thèse
Dubé, Martine
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie mécanique
Date de dépôt: 25 sept. 2015 20:43
Dernière modification: 30 oct. 2015 19:15
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/1229

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