Victoire au Mans avec des res- sorts de soupapes ... - Scherdel GmbH

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FLASH SALON PROCEDE DE CALCUL DES RESSORTS - METROLOGIE - NOUVELLES 4 Du 15 au 25 septembre 2005, SCHERDEL exposera au 61ème Salon International de l'Automobile, hall 4, 1er étage, stand C30. « Fascination automobile » La devise du Salon International de l'Automobile souligne le caractère hightech de l'automobile d'aujourd'hui, qui répond aux plus hautes exigences de mobilité individuelle. Technique, confort, sécurité, écologie et design ont atteint un niveau inégalé à ce jour. Le Groupe SCHERDEL réalise des activités de recherche et développement en collaboration avec les OEM et les équipementiers automobiles portant sur un grand nombre de produits faisant de la « fascination automobile » une réalité. Fort de sa proximité à la clientèle à travers ses 26 implantations dans le monde, SCHERDEL se pose en partenaire compétent sur toute la ligne : de la recherche & développement à la fabrication série. S'appuyant sur ses secteurs d'activités Techniques de connexions et Techniques d'assemblage, SCHERDEL est capable de développer un maximum de solutions personnalisées pour et avec ses clients et leur proposer des systèmes ciblés. Grand succès de la nouvel le série ECO de Reichenbacher Hamuel Nouveau record d'affluence au stand de la foire L Centre d'usinage ARTIS X Fiche technique ECO 3020 B-Sprint 'affluence de visiteurs au stand de Reichenbacher Hamuel a atteint un nouveau record par rapport à l'édition 2003 de la foire LIGNA + . Le vif intérêt témoigné par les visiteurs pour la série optimisée ECO, confirme que cette variante de ces fameux centres d'usinage répond parfaitement à la demande. Prédestinés pour l'usinage 5 faces et 5 axes de pièces encombrantes, ces centres peuvent être dimensionnés suivant les besoins de l'utilisateur. L'innovation présentée à cette occasion par Reichenbacher Hamuel est donc promise à un franc succès. Remarquons aussi que cette foire a réuni l'ensemble des marchés, avec une forte présence du secteur de la production d'escaliers et de portes. Pour Reichenbacher Hamuel, outre la demande en séries "standardisées" la tendance vers des installations très complexes ne manque pas du tout d'intérêt puisqu'elle a déjà permis à Reichenbacher Hamuel de réaliser des Unité d'usinage 5 axes à broche de fraisage hautes performances Puissance : 20,0 kW (S1) à partir de 10.000 t/mn, vitesse de rotation régulée Vitesse de rotation : 500 à 24.000 t/mn Interface outils : HSK-63 F Système automatique de changement d'outil Magasin d'outils : deux changeurs de 24 outils asservis au support principal, pour outils jusqu'au Ø 300 mm Magasin pick-up pour deux outils jusqu'au Ø 400 mm Axes CN Axes linéaires : X = 2 x 3.000 mm, Y1=Y2 = 4.550 mm, Z = 1.180 mm Axes de rotation : B = +/- 115°, C = +/- 360° Vitesse des axes : axes des X et des Y 60 m/mn, axe des Z 20 m/mn, axes des B et des C 180°/s Table machine Exécution : deux tables mobiles à consoles réglables manuellement, exécution lourde en acier, modules de serrage gainés pour extracteurs ou pinces emboîtables Dimensions : 3.000 x 2.000 mm chacune, accouplées 6.000 x 2.000 mm Accessoires : butées extractibles, dispositifs de positionnement, aspirateur à vide, pinces pneumatiques, projecteur laser, identification des outils, évacuation complète des copeaux, pompe à vide (250 m3/h) Commande Type : Siemens Sinumerik 840 D LIGNA + 2005 de Hanovre projets fructueux à travers l'Europe et donc d'affirmer sa compétence et son expérience intégrales dans ce domaine. La technique 5 axes, référence de la foire Les trois centres d'usinage exposés à la foire (Artis X-4, Vision II-Sprint et ECO 3020 B-Sprint) possèdent tous une dénommée unité à cardans pour l'usinage en formes libres (usinage 3D). Grâce à la liberté de mouvement totale de l'unité, l'usinage 5 axes prouve la supériorité de cette technologie, indépendamment de la taille des pièces et du type du centre d'usinage numérique. Stand avec centre d'usinage ECO 3020 B-Sprint Informations complémentaires : SCHERDEL GmbH eMail : info@scherdel.de, web : www.scherdel.de Les broches de fraisage à courant régulé de différentes catégories de puissance permettent un enlèvement de matière impressionnant. Quelle que soit la taille des lots ou des volumes à usiner, le client trouvera la solution qu'il recherche dans la gamme complète de machines Reichenbacher Hamuel pour l'usinage du bois. HAMÜL WERKZEUGFABRIK TH. KIRSCHBAUM GmbH & CO KG eMail : info@hamuel.de, web : www.hamuel.de REICHENBACHER HAMUEL GmbH eMail : info@reichenbacher.de, web : www.reichenbacher.de Zone du stand réservée à la communication Machines sur mesure pour l'artisanat et l'industrie Foire LIGNA + , du 02.05. au 06.05.2005, Hanovre Informations générales sur la foire : La foire LIGNA + HANOVRE 2005 est le moteur du secteur du bois. Rendez-vous international leader de l'exploitation forestière et du bois, l'édition 2005 de cette foire affiche un bilan extrêmement positif au terme de ces cinq jours d'exposition, avec environ 100.000 visiteurs, qui n'ont pas été insensibles à la force d'innovation des entreprises industrielles exposantes. La proportion de visiteurs étrangers a encore augmenté, passant à 43.600 personnes, soit 44 pour cent de l'affluence. Les visiteurs, tout comme les 1.857 exposants, se sont montrés très satisfaits du nouveau concept de la foire, notamment sur la priorité donnée à l'industrie de transformation du bois et aux manifestations thématiques, qui ont permis d'attirer les sociétés et organisations leaders du secteur à Hanovre. L'occasion de lancer des offensives d'innovation qui annoncent dès aujourd'hui les standards de demain. Stand avec centre d'usinage VISION II-Sprint 5 PROCEDE DE CALCUL DES RESSORTS - METROLOGIE - NOUVELLES
RECHERCHE Importance de la simulati on sur ordinateur dans le développement des pro duits PROCEDE DE CALCUL DES RESSORTS - METROLOGIE - NOUVELLES 6 Fig. 3 : Contrainte appliquée à l'assemblage vissé Optimisation des éléments à ressort grâce à l'utilitaire de calcul ANSYS L es ingénieurs du Groupe SCHERDEL développent des éléments à ressort de tout type au sein de la société INNOTEC Forschungs- und Entwicklungs-GmbH. L'utilitaire de calcul ANSYS a non seulement fait ses preuves dans la résolution des nombreuses problématiques, le plus souvent non linéaires, liées au dimensionnement des ressorts, mais montré aussi que la simulation par le calcul est devenue incontournable dans la plupart des cas. Membre du Groupe SCHERDEL, développeur et fabricant de renommée mondiale de composants de haute qualité en métal et autres matériaux, de machines et d'installations, la société INNOTEC Forschungs- und Entwicklungs-GmbH réalise des projets de développement et d'étude de pièces embouties et pliées, de ressorts techniques et de divers modules. Dans leurs applications, les éléments à ressort soumis à de fortes contraintes ont le plus souvent une importance centrale, exigeant la mise en œuvre ultra-précise des spécifications du donneur d'ordre. Au niveau de l'optimisation du dimensionnement et de la conception des ressorts, le recours à des outils de simulation numérique par ordinateur est devenu aujourd'hui pratiquement indispensable, d'autant plus que les fortes déformations en présence posent des problématiques le plus souvent non linéaires. Fréquemment, il s'agit d'obtenir par exemple une précontrainte, de calculer des formes initiales non contraintes, de monter des ressorts dans une position de précontrainte et de réaliser une analyse dynamique des éléments à ressort. Dans ces cas de figure et dans d'autres projets, INNOTEC fait appel à son utilitaire de calcul ANSYS, dont nous présentons ci-après quelques exemples d'utilisation. Dimensionnement dynamique d'un ressort de soupape Les éléments à ressort sont souvent soumis à des contraintes hautement dynamiques. Les ressorts de soupapes des moteurs à explosion en sont un exemple typique. Leur analyse dynamique repose sur une illustration du corps du ressort par des segments (Beam189) et des zones de contact des spires par des éléments de contact (Contac52). Un premier calcul statique montre que le modèle créé reproduit correctement la courbe caractéristique progressive charge/course. Ensuite, on teste la reproductibilité des effets d'amortissement généraux par la friction entre les spires, puis l'on vérifie si les conditions sont réunies pour que les contacts locaux entre les spires, moyennant des mouvements relatifs de faible amplitude mais avec des surfaces de contact étendues, suffisent Fig. 1 : Dynamique du ressort de soupape à 15.000 t/mn. Intervalle entre chaque image : t = 5 ms à amortir un ressort. Pour cela, le ressort est comprimé sur un bloc puis relâché brusquement. La fig. 1 illustre une séquence de l'animation du ressort de soupape à 15.000 t/mn. Calcul des contraintes d'un insert vissé dans la zone de fixation Mal exécutés, les points d'application des forces peuvent être la cause d'une défaillance. Le calcul de ces zones critiques exige toute l'attention de l'ingénieur de calculs. Dans le cas du système réticulaire d'un assemblage insert vissé – ressort (illustré en fig. 2), il faut tenir compte aussi bien de la précontrainte du corps du ressort que du surdimensionnement de l'insert vissé. La fig. 3 illustre une séquence de l'animation du processus de contrainte de l'assemblage. Le cercle indique le point où le fil du ressort glisse sur le filet incomplet aigu. Ce phénomène provoque de fortes contraintes dans le corps du ressort, de l'usure par friction, et réduit donc sa durée de vie. Les analyses ont donc permis de modifier la conception de l'insert vissé et de réduire à leur strict minimum les effets d'usure par friction. La fig. 4 montre les traces d'usure de la variante optimisée par le calcul et sur les prototypes testés au terme de l'essai d'endurance. Fig. 4 : Pression superficielle sur l'insert vissé modifié et empreintes de la pièce réelle au bout d'env. 100.000 cycles Simulation du montage d'un ressort de clapet Fig. 5 : Ressort à clapet sous 70 bars de pression Les éléments à ressort sont toujours intégrés à un module avec une précontrainte. En temps normal, les déplacements requis pour la précontrainte sont de l'ordre de grandeur des dimensions de la pièce et exigent fréquemment un long processus de calcul. Dans les cas les plus complexes, au montage les éléments à ressort sont soumis à des déformations plus importantes que pendant leur fonctionnement ultérieur. La pièce emboutie et pliée illustrée par la fig. 5 est utilisée comme soupape anti-retour dans des systèmes hydrauliques haute pression. Les clapets circulaires couvrent des alésages soumis à des impulsions intérieures de 70 bars. La rigidité de chacun des clapets permet de régler la pression d'ouverture. Cet élément doit autoriser un montage par un alésage de 9 mm sans entraîner aucune déformation plastique. Pour calculer la contrainte par pression, on a appliqué à l'intérieur du ressort une pression de 70 bars et modélisé les alésages sous la forme de corps rigides. Pour calculer la rigidité des clapets, un cylindre a été engagé à l'intérieur de chaque alésage. Les forces de réaction et les courses des cylindres ont permis de dresser la courbe caractéristique illustrée en fig. 6. La fig. 7 montre le montage du ressort à clapet dans un alésage de 9 mm. La modification des pattes extérieures en trapèzes a permis de répartir les contraintes produites de manière homogène, afin d'exclure toute déformation plastique. Fig. 7 : Simulation de montage Fig. 2 : Système réticulaire et conditions marginales du module composé d'un insert vissé et d'un ressort Fig. 6 : Courbe caractéristique de chaque clapet Cet article est extrait de l'exposé « ANSYS dans le développement de ressorts à partir d'exemples d'applications », présenté au 22ème CADFEM Users´ Meeting 2004 de Dresde et primé par le l'ANSYS User Club e.V. (-gh) 7 PROCEDE DE CALCUL DES RESSORTS - METROLOGIE - NOUVELLES
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