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Influence de la géométrie de l’outil sur la robustesse du FSW robotisé; Influence of the tool geometry on the robustness of the robotized FSW process

JEMAL, Nejah; BEN ATTAR, Amarilys; LANGLOIS, Laurent; ZIMMER-CHEVRET, Sandra
Fonte: Arts et Métiers ParisTech Publicador: Arts et Métiers ParisTech
FR
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En soudage par friction malaxage (Friction Stir Welding, FSW), l’outil est l’acteur principal de l’opération. Dans sa configuration conventionnelle, l’outil FSW n’est pas considéré comme un consommable lors du soudage des alliages d’aluminium. Sa partie active constituée d’un épaulement et d’un pion permet l’échauffement et le malaxage de la matière. Dans cette étude, on s’intéresse tout d’abord à analyser l’influence de la géométrie de l’outil sur la qualité du cordon. En effet, pour plusieurs géométries d’outil de soudage, les domaines de soudabilités opératoires sont définis et comparés. À partir de ces résultats, la robustesse des différentes géométries d’outil vis-à-vis de la qualité du malaxage lors d’une variation des paramètres de soudage est évaluée. D’autre part, pendant le soudage l’interaction outil/matière évolue suivant la géométrie des surfaces actives de l’outil FSW. Aussi, l’outil FSW a une influence sur les efforts engendrés au cours du soudage. Ces derniers sont donc également analysés afin de définir l’influence de la géométrie sur leurs variations. Dans un objectif de robotisation du procédé, cette étude est une première étape dans l’optimisation de l’outil en trouvant le bon compromis entre qualité du joint soudé et amplitude des efforts.; In FSW the welding tool is a process major player. In its conventional configuration the FSW tool is not consumable. Its active part is composed by a shoulder and a pin and these elements allow two fundamental phenomena for FSW process: material warm up and material stirring. In this study the influence of the FSW tool geometry is analyzed and put in relation with the weld quality. Indeed for several FSW tool geometries the process window is established and compared. From these results the FSW tool geometries robustness is evaluated with regard to the weld quality when the welding parameters are evolving. On the other hand during the welding operation material/tool interaction evolves depending on the active welding tool surfaces. Therefore FSW tool influences forces values created during welding operation. These forces are analyzed in order to define the influence of the FSW tool geometries on their evolution. This study is a first step in the FSW tool optimization in finding a compromise between weld quality and welding forces in the aim to develop robotized FSW.; Agence Nationale de la Recherche...

Simulation results using a robot with flexibilities for machining and welding; Résultats en simulation de l’utilisation d’un robot avec flexibilités pour l’usinage et le soudage

KLIMCHIK, Alexandr; PASHKEVICH, Anatol; GARNIER, Sébastien; CARO, Stéphane; LEONARD, François; ABBA, Gabriel; QIN, Jinna
Fonte: ABBA Gabriel Publicador: ABBA Gabriel
EN
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The objective of this report is to detail the models used in simulation and the results obtained in simulation for both machining and FSW process. This report contains in a first part the details of modeling flexibilities of serial robots primarily through a model of localized flexibilities. The flexibilities are expressed both in Cartesian space and in the joint space and taking into account possible couplings. The second part deals with the dynamic model used in the simulator and the simulation environment. A significant work was to also model the company Kuka robot controller. Machining processes and FSW are modeled by simple models but reflecting the reality of the behavior.; L’objectif de ce rapport est de détailler les modèles utilisés en simulation et les résultats obtenus en simulation aussi bien pour le procédé d’usinage que pour le procédé FSW. Ce rapport contient donc dans une première partie les détails sur la modélisation des flexibilités des robots essentiellement par le biais d’un modèle de flexibilités localisées. Les flexibilités sont exprimées aussi bien dans l’espace cartésien des robots que dans l’espace articulaire et en tenant compte des éventuels couplages. Une seconde partie traite du modèle dynamique utilisé dans le simulateur et de l’environnement de simulation. Un travail non négligeable a été de modéliser également le contrôleur de robot de l’entreprise Kuka. Les procédés d’usinage et de soudage FSW sont modélisés par des modèles simples mais traduisant bien la réalité du comportement.; ANR COROUSSO

Rapport de définition de l’ensemble des essais

GARNIER, Sébastien; FURET, Benoît; ZIMMER-CHEVRET, Sandra; LANGLOIS, Laurent; ABBA, Gabriel; JEMAL, Nejah
Fonte: ABBA Gabriel Publicador: ABBA Gabriel
FR
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Ce rapport contient la définition des pièces d’essais utilisées pour la validation des tâches, d’une part en soudage FSW et d’autre part en usinage, qu’il soit de pièces aluminium ou de pièces en matériaux composites. La robotisation du FSW est envisagée pour les soudures complexes pouvant occuper un volume de travail conséquent. La déformation du robot, à efforts de soudage équivalent, peuvent donc évoluer tout au long de la soudure. Les pièces de démonstration doivent permettre de valider ou d’estimer l’efficacité des corrections de trajectoires pour des soudures : Générant par leur géométrie des variations d’effort de soudage (avance et transverse) et des positions du robot différentes conduisant à des sollicitations de ces axes également différentes. Pour la validation du potentiel d’usinage à l’aide de robots, nous avons choisi de mener les tests sur des pièces composites de grandes dimensions. Il s’agit de pièces qui rentrent dans le cadre d’une nouvelle approche en termes de construction aéronautique, concernant la conception, la fabrication et la validation d’un démonstrateur de caisson d’avion d’affaires en composite. Ce projet avait permis, pour ce qui concerne le détourage des pièces composites...