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Bloc-notes - 21 novembre 2005

Mise au point d'un méthode de fabrication de rondelles de calage.

La réalisation de rondelles de réglage (boîtes, vilebrequins, différentiels, demi arbres, etc.) est tout à fait possible, avec une précision de l'ordre du centième de millimètre voire mieux. Mais le résultat obtenu l'est par des moyens tout à fait inattendus (pour le débutant que je suis).

Pour tester le système de rectification réalisé la veille, une rondelle de réglage de demi arbre full floating de Range Rover Classic est sortie de sa boîte. But des expériences : amener l'épaisseur de cette rondelle à environ 1 mm, en évaluant la capacité du tour et de l'opérateur à travailler avec une précision aussi bonne que 0.01 mm (plus ou moins 5 microns).

La rondelle est d'abord mesurée en quatre points (matérialisés par des traits au marqueur).

Les quatre mesures donnent les résultats suivants :

  • 1.345 mm sur trois points
  • 1.335 mm sur le dernier

(cette rondelle a "déjà servi"...)

Le premier problème qui se pose est de coller la rondelle sur le plateau réalisé l'avant-veille. Pour ce faire, un centreur sur mesure est réalisé. Un axe de 13 mm, et un très léger épaulement pour caler la rondelle (2 ou 3 dixièmes de mm). Le diamètre de l'épaulement correspond au diamètre intérieur de la rondelle.
Tout va bien, la rondelle tient verticalement sur cet épaulement.
L'axe du centreur (à droite) vient se loger dans un alésage du plateau (à gauche). On aperçoit la rondelle en place.

Dans un premier temps, test de la "rectifieuse". Une section d'acier récupérée sur un axe de pelle mécanique va servir de cobaye. La meule est une daube de supermarché, et n'a pas été dressée.

État de surface obtenu déplorable. Cet acier très dur, et qui m'avait coûté quelques plaquettes carbure avant de renoncer à m'en servir, use la meule bien trop vite. Certes, elle attaque cet acier spécial. Cependant, on n'obtient pas une surface plane, mais au contraire un tronc de cône, le diamètre de la meule diminuant à vue d'oeil.

Bon, passons à autre chose, on réfléchira plus tard...

La rondelle est positionnée sur le centreur, puis encollée au pinceau avec une colle cyanoacrylate (Super Glue 3).

Le plateau est placé dans les mors puis est dressé. Le résultat est contrôlé au comparateur et s'avère parfait (démontrant au passage que la broche tourne rond). Dégraissage soigneux à l'acétone en vue du collage).

Le centreur avec la rondelle encollée, posée en équilibre, est enfilé dans le plateau.

Le cône de centrage est utilisé pour appliquer la rondelle contre le plateau.

Cette méthode n'est pas idéale.

Afin de corriger les défauts de coaxialité du plateau et de son centreur, ainsi que ceux de parallélisme des rondelles à reprendre, l'axe et son logement ont été usinés avec un certain jeu. Je ne pense pas, a posteriori, qu'un cône de centrage permette suffisamment de liberté. A l'avenir, ce sera un système à bille qui sera utilisé.

Le tour est réglé sur la vitesse maximum (environ 1300 trs/mn). Les excédents de colle sont centrifugés puis nettoyés à l'acétone.

Première vérification.

Lors du collage par mise en pression de la rondelle contre le plateau, il y avait un risque de mouvement de ce dernier dans le mandrin, pouvant ruiner le dressage effectué au préalable.

Le comparateur est placé en périphérie pour avoir une sensibilité de mesure maximum; le tour est mis en rotation : pas la moindre vibration de l'aiguille, pas plus qu'en faisant tourner le mandrin à la main. Résultat parfait donc.

Mesure de l'épaisseur de la rondelle. Le pied magnétique est solidarisé au traînard, et le chariot transversal est déplacé pour effectuer les mesures. ces dernières confirment celle réalisées au palmer.

Ce pied magnétique de bas de gamme est pénible. Il oscille facilement, est difficile à positionner...

Et là, pour tester le collage, un coup de tour direct. Léger pour ne pas chauffer et risquer de voir la rondelle se décoller.

Et ça tient sans problème. On voit aux traces d'usinage le défaut de parallélisme des faces de la rondelle.

Une dizaine de passes ultra légères, prélevant des copeaux fins comme des cheveux, sont effectuées.

Impossible de dicter ma loi à l'outil de coupe. Impossible d'obtenir à tout coup des passes précises au centième. La vis mère a un peu de jeu, de l'ordre de 1 ou 2 centièmes, et ce jeu est très difficile à rattraper proprement. De plus, le support de comparateur commence à vraiment me gaver.

Un nouveau support de comparateur, destiné à prendre place dans la tourelle porte outil est réalisé "à l'arrache", dans un morceau de tôle de 6 mm d'épaisseur.

(puis poli parce que ce n'est pas une raison pour bâcler le travail)

Une autre méthode de réglage des passes est testée. Au lieu du traînard, c'est le chariot supérieur qui est mis à contribution. En lui donnant un angle aigü, pour un grand déplacement diagonal, on obtient un déplacement axial plus faible (revoir la trigo si besoin).

Ainsi, avec l'angle ci-contre, pour chaque millimètre de déplacement du chariot supérieur (un tour de vis), l'avance n'est que de 0.6 mm (je laisse au lecteur le soin de sortir la règle à calcul pour retrouver l'angle ;) ). La lecture au comparateur donnée par ce nouveau support est très stable et confortable, permettant sans problème mieux que la demi graduation (mieux que 5 microns). Le déplacement du chariot supérieur est très précis et progressif, et il est très facile de faire bouger l'aiguille du comparateur de quelques fractions de centième de millimètre (quelques microns).

Note : c'est toujours le chariot transversal qui est utilisé pour le dressage, le traînard étant bloqué sur le bâti !

Et là, c'est le bonheur à l'état pur ! A condition d'être soigneux, aucun problème pour faire des passes de 1/100 ème de millimètre, voire 5 microns.

Centième par centième, l'épaisseur est amenée à 0.995 mm, soit 5 microns de moins que la valeur visée. D'où deux conclusions possibles :

  • l'inexpérience ne permet pas pour le moment de faire mieux que plus ou moins cinq microns
  • le matériel n'est pas assez précis.

On m'avait dit "ce genre de tour ne permet pas de faire mieux que 1/100 ème"...

Il ne reste plus qu'à chauffer pour séparer la rondelle du plateau.

Avant d'être décollable d'un léger coup sec porté avec un petit burin, l'acier prend par endroits une teinte jaune clair, ce qui indique une température de l'ordre de 220°C. Il faut donc prendre garde, lors d'un usinage, à ne pas trop forcer pour limiter l'échauffement (ce qui limite également la dilatation et les erreurs dimensionnelles qui s'ensuivraient).

La rondelle est séparée, nettoyée, puis mesurée.

Au palmer, les quatre cotes prises en croix donnent une épaisseur comprise entre 0.95 et 0.96 mm.

Conclusion 1 : la couche de colle s'établit à une épaisseur de 0.035 à 0.045 mm (avec 21.7°C ambiants - question de fluidité et de temps de prise)

Conclusion 2 : un système de pression à bille pourrait peut être atténuer le défaut de parallélisme des faces (5 microns seulement...)

Conclusion 4 : la rectifieuse est abandonnée dans le cadre des travaux à effectuer sur le Range Rover

Les colles cyanoacrylates sont des colles anaérobies, c'est à dire qui polymérisent dès qu'elles sont privées du contact avec l'oxygène de l'air. La vitesse à laquelle on applique les pièces l'une sur l'autre est un paramètre important, ainsi que l'épaisseur de la couche liquide que l'on applique. En effet, dès que la colle entre en contact avec le plateau, elle commence à durcir, en créant un obstacle à l'évacuation des excès sous l'action de la pression appliquée ; de plus, si le plan sous lequel on présente la pièce à coller n'est pas strictement parallèle au plateau, le parallélisme des faces de la rondelle sera incorrect (ici 1/100 ème de millimètre, comme c'était le cas au départ, mais c'est peut être de la chance).

L'épaisseur de la couche de colle n'est pas un problème en soi, si elle est uniforme. Dans le cas où l'on reprend un rondelle d'origine, il suffit de mesurer l'épaisseur avant collage, puis de mesurer l'épaisseur totale après collage, ou de savoir de quelle valeur l'amincir. Par contre, si on part d'une rondelle brute, de fabrication personnelle, il peut être préférable de faire une première passe pour dresser une face, puis de replacer la rondelle dans l'autre sens pour lui donner l'épaisseur voulue.

Le défaut de parallélisme initial était de 10 microns. Après usinage, il est également de 10 microns. Ce n'est finalement pas si mal. Aux erreurs de mesure près, et à la limite de résolution des instruments, on reste dans le même ordre de grandeur. Ça ne sert sans doute pas à grand chose, mais on se prend vite au jeu. Et puis, quelles sont les tolérances de fabrication admissibles sur les rondelles ? Le but étant de se passer d'approvisionnement, il est exclu d'effectuer des mesures sur des lots de pièces d'origine.

Il existe des adhésifs spécialement conçus pour cet usage (d'épaisseur strictement contrôlée), comme le double face 411 de 3M, trouvé à 94 € hors taxes (!) le rouleau en largeur 50 mm.

Un système ingénieux consiste à réfrigérer un plateau. C'est alors de l'eau gelée qui sert au collage. Société AMCC.

Un site passionnant : Le Conservatoire Numérique des Arts et Métiers. En particulier, parmi les documents concernant l'Exposition Universelle Internationale de Paris en 1900, "Rapports du Jury International". Voir "Matériel et procédés généraux de la mécanique". La troisième partie est consacrée aux machines-outils. Page 204 se trouve une représentation d'un mandrin électromagnétique destiné à l'usinage de rondelles. Fabriquer un tel mandrin n'est pas insurmontable. Jusque dans les années 1950, les radio amateurs avaient coutume de réaliser eux mêmes les transformateurs d'alimentation secteur, y compris les carcasses : en découpant en E et en I des tôles de tuyau de poêle (fer doux). Mais un tube de Super Glue est quand même plus simple et facile à se procurer de nos jours.

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