EoW May 2011

article technique

la filière ou de l’équipement, ou bien ils peuvent naître de la poudre présente dans l’air. Suivant la forme et la dureté du matériau étranger, la rupture du fil peut se vérifier comme représenté à la Figure 5 . Par exemple, la Figure 6 montre des images au microscope électronique à balayage (SEM - Scanning Electron Microscope) et des photos du spectromètre EDS d’un fil après le tréfilage avec des matériaux étrangers sur la surface du fil. Le matériau du fil est l’acier inoxydable austénitique. L’analyse avec spectromètre EDS a relevé que le matériau étranger consiste en carbure de fer, incluant une petite composante de Ni. Les dimensions étaient 0,53x0,27mm, et la valeur Di/Do était égale à environ 0,2. L’on estime que la rupture du fil n’a pas été causée par la valeur réduite de Di/Do. La Figure 7 illustre les résultats, obtenus avec l’analyse FEM du tréfilage d’un fil avec un matériau étranger à proximité de la surface. Le matériau étranger et le fil sont unis mécaniquement à l’interface correspon- dante. Après des opérations de tréfilage répétées, l’effort agit sur l’interface et entraîne la séparation de cette dernière, en générant un espace vide. Cette étude a utilisé le code FEM à trois dimensions MSC/ Marc Mentat 2008r1. Les résultats de l’analyse FEM sont cohérents avec les résultats expérimentaux. Indépendamment de la position du matériau étranger dans le fil (à l’intérieur ou sur la surface du fil), ce dernier ne subit aucune déformation du fait de sa dureté,

Constantes mécaniques pour l’or

Module de Young

80GPa

Coefficient de Poisson Courbe de l’écrouissage

0.44

σ=475ε 0.07

Condition du matériau pour l’inclusion Matériau

O

3 , SUS304

A1

2

Module de Young

300, 194GPa

Coefficient de Poisson

0.23, 0.30

Limite d’élasticité

4.3, 0.205GPa α =7º, R/P=10%

Demi-angle de la filière, réduction

Coefficient de frottement

0.05μm

▲ ▲ Tableau 1 : Conditions des matériaux et de tréfilage pur l’analyse FEM

A) Cas d’inclusion

étendue ou dure

B) Cas d’inclusion

réduite ou douce

▲ ▲ Figure 5 : Schémas de la rupture d’un fil causée par un matériau étranger

3.2 Effet des particules étrangères Dans certains cas, les matériaux étrangers sont présents sur la surface du fil durant le tréfilage, ou bien ils peuvent entrer dans la filière à travers le lubrifiant. Ces matériaux étrangers sont formés principalement par érosion du fil ou de

La Figure 3 illustre les résultats. Il a été relevé que l’effort de tréfilage se déplace rapidement vers le haut lorsqu’une inclusion passe à travers la filière. L’on peut remarquer que à mesure que la relation entre les dimensions de l’inclusion et le diamètre du fil augmente, c’est-à-dire Di/Do, l’effort de tréfilage augmente également. Dans le cas d’un fil ave une inclusion pour laquelle Di/Do est égale à 0,7, l’effort de tréfilage atteint la résistance du fil. Cela signifie qu’il a une probabilité élevée de rupture du fil. En considérant le facteur de sécurité, l’on suppose qu’il existe le risque que le fil se casse lorsque la valeur de Di/Do est supérieure à 0,4. Les dimensions des inclusions sur la surface de la fracture ont été mesurées durant le tréfilage de fils d’or avec des diamètres allant de 20 à 50µm. La Figure 4 montre la fréquence plus élevée de rupture du fil pour différentes valeurs de Di/Do. Cette figure indique que le fil peut se casser si Di/Do est égale à 0,3 ou supérieure et que la fréquence la plus élevée d’un fil a lieu lorsque la valeur Di/Do est égale à environ 0,7.

▼ ▼ Figure 6 : Image SEM et analyse componentielle avec matériau étranger

A) Image SEM du fil étiré

B) Contenu de Fe

C) Contenu de Ni

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EuroWire – Mai 2011