01 - Technologie d`usinage et d`assemblage par impulsion (électro)

sous-traitance
et automobile
Fiches
techniques
Mai 2012 - Fiche n°1
Technologie d’usinage et d’assemblage
par impulsion (électro)magnétique
Rédigée par Charline Clerget
CCRI Champagne-Ardenne
I. Principe
La technologie par impulsion électromagnétique permet d’usiner et/ou
d’assembler des pièces métalliques à froid.
Un courant de 0,5 à 20 kV dans un temps très court (28 kHz) délivré dans
une bobine induit un courant qui circule dans le sens opposé à l’intérieur.
Ces deux courants circulant dans des sens inverses génèrent des champs
magnétiques opposés.
Si l’on place une pièce métallique à proximité de la bobine, la bobine et la
pièce vont mutuellement se repousser de la même façon que deux pôles
identiques d’un aimant.
L’intensité varie de 0 à plusieurs centaines de milliers d’ampères. Plus
l’ampérage est élevé, plus les champs magnétiques induits sont puissants,
alors, la pièce à travailler est impactée à très grande vitesse.
Figure 1 : champs magnétiques
générés par une bobine.
II. Applications.
L’évolution de la technologie permet de plus en plus d’application que ce soit en soudage, sertissage,
calibrage, emboutissage, coupage ou formage.
Pour les différents types d’assemblages, la partie déformable doit être conductrice, l’autre partie doit
supporter le choc. Plus les pièces sont conductrices (cuivre, aluminium, or, …) plus la technologie d’impulsion magnétique est performante.
Jusqu’à aujourd’hui cette technologie a surtout été appliquée en soudage notamment pour l’assemblage
des produits tubulaires dans une configuration à recouvrement.
Figure 2 : Schéma de fonctionnement de la technologie
Source : www.bil-ibs.be/fr/soudage-par-impulsion-magnetique.
Le schéma ci-dessus présente les champs magnétiques qui entrainent l’accélération des forces radiales.
Le métal passe alors à l’état hyperplastique. La pièce extérieure vient heurter avec violence la pièce intérieure, il y a donc impact entre les deux pièces. L’air est chassé ainsi que les impuretés et les oxydes.
L’association atomique entre les deux pièces peut alors avoir lieu.
Exemple :
Figure 3 : Soudage de tubes en aluminium sur des tubes en cuivre // technologie
Source : www.bil-ibs.be/fr/soudage-par-impulsion-magnetique
Pour le sertissage, une pièce extérieure vient heurter la pièce intérieure avec violence et se déforme
plastiquement. Dans ce cas, la pièce extérieure épouse la forme de la pièce intérieure.
Figure 4 et 5 : Exemple de sertissage par la technologie de l’impulsion magnétique
Source : www.swi-micro.ch
Pour le formage.
L’impulsion magnétique permet également de faire de la déformation de plaques (tôles).
Figure 6 et 7 : Exemple de formage de pièce par la technologie de l’impulsion magnétique
Source : www.swi-micro.ch
Pour le découpage, le principe de fonctionnement de l’équipement se base sur la génération, très localisée dans l’espace et en un temps très court, d’un champ magnétique qui expulse littéralement le matériau à couper hors de la tôle.
Figure 8 : Exemple de formage de pièce par la technologie de l’impulsion magnétique
Source : www.swi-micro.ch
III. Principaux avantages et inconvénients de la technologie.
a. Avantages.
Cette technologie ne produit ni chaleur, ni rayonnement, gaz ou fumées. On peut donc parler de technologie qui contribue à préserver l’environnement.
Pour le soudage, le grand avantage réside dans l’absence de températures élevées, d’où la possibilité
de souder des combinaisons impossibles par fusion. En effet, l’absence de chauffe permet d’assembler
des matériaux métalliques dont les points de fusion peuvent être très différents.
- Exemple : assemblage par soudage d’aluminium (660°C) et d’acier inoxydable (1400°C)
On remarque qu’il n’y a pas de zone affectée thermiquement, le matériau ne perd pas ses propriétés et
les pièces peuvent être immédiatement débloquée et mises en œuvre.
Ce type de soudure est très solide, puisque lors d’un essai, la rupture se fait systématiquement en dehors
de la zone de soudure.
Pour le découpage.
Si l’on compare avec du découpage par presse, on remarque que dans le cas de l’impulsion magnétique,
l’ébavurage n’est pas nécessaire.
Si l’on compare avec du découpage laser, on remarque que dans le cas de l’impulsion magnétique, l’opération est bien plus rapide. En effet, là où un laser perce un trou dans la tôle (acier) en 1.4 seconde, la
technologie de l’impulsion magnétique prend 200 ms.
b. Inconvénients.
Chaque type de pièce formée par l’impulsion magnétique correspond à une bobine spécifique. Il faudra
donc une machine adaptée à chaque application (tout comme les presses nécessitent des emportepièces spécifiques à chaque type de pièce).
Ou trouver cette technologie ?
A la Plateforme Innovaltech de Saint-Quentin en Picardie, un projet est en cours pour maîtriser le système d’impulsion magnétique. Ce projet est financé par la Région Picardie et un Post-Doc, le Coordinateur du projet est
l’Université Technologique de Compiègne (Laboratoire Roberval)
L’entreprise toulousaine Bmax crée en mai 2011 s’appuie sur les principes de l’impulsion magnétique pour
couper, former, sertir et souder des pièces métalliques.
En Suisse à l’entité « micro » du SWI (Swiss Welding Institute) dispose, depuis quelques temps, d’installations
utilisant la technologie de l’impulsion magnétique.
A Chemnitz, en Allemagne, un groupe de chercheurs de l’institut Fraunhofer pour les machines-outils et les
technologies de transformation propose de canaliser les IEM pour façonner et perforer l’acier (ce projet est financé par Volkswagen).
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