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EuroWire – Mai 2011
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article technique
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.
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 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
0.44
Courbe de l’écrouissage
σ=475ε
0.07
Condition du matériau pour l’inclusion
Matériau
A1
2
O
3
, SUS304
Module de Young
300, 194GPa
Coefficient de Poisson
0.23, 0.30
Limite d’élasticité
4.3, 0.205GPa
Demi-angle de la filière, réduction
α
=7º, R/P=10%
Coefficient de frottement
0.05μm
▲
▲
Tableau 1
:
Conditions des matériaux et de tréfilage pur l’analyse FEM
▲
▲
Figure 5
:
Schémas de la rupture d’un fil causée par un matériau étranger
B) Cas d’inclusion
réduite ou douce
A) Cas d’inclusion
étendue ou dure
▼
▼
Figure 6
:
Image SEM et analyse componentielle avec matériau étranger
C) Contenu de Ni
A) Image SEM du fil étiré
B) Contenu de Fe