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Vendredi, mai 30 2014

Moteur Stirling, deuxième prototype 4/…

3-8/03 : 8h d’usinage et de FAO. Fabrication des brides de l’échangeur, ainsi que tu tube inox de l’échangeur. Ca n’aura pas été tout seul : les deux premières brides sont sorties sans problèmes, les deux suivantes ont en revanche été complètement voilées lors de l’usinage… Fraises usées ? Problème de matériau (pourtant même provenance…) ? Bref, un peu de surfaçage plus tard, je le retrouve bien plates, avec 1/10eme en moins sur l’épaisseur finale (mon brut était nettement plus épais, ce qui fait qu’au final, même après re-surfaçage, j’arrive pas loin de la côte…
Évidemment, je n’avais pas avec moi mes raccords cuivre, je n’ai donc pas encore pu braser les coudes sur les brides. En revanche, j’ai déjà brasé une bride sur le tube inox (inox sur inox donc), ça s’est plutôt bien passé :) (brasure argent). Cette partie nécessitant pas mal d’ajustement, j’ai hâte de l’avoir terminée, histoire de passer aux choses sérieuses !

19/03 : 3h d’usinage + FAO. Fabrication d’un montage pour fixer les masselottes pour l’usinage. Retour à l’alu, ça fait du bien après tout cet inox… Rien de bien compliqué sur le montage, j’en ai profité pour avancer la FAO des masselottes.

24/03 : 6h de travail. Une heure d’usinage environ, pour avancer les masselottes. Cette fois-ci, j’attaque les choses sérieuses, je fais le détourage et les perçages. Mis à part un foret cassé, tout s’est bien passé. Le gros du travail de la journée aura été de la plomberie : j’ai terminé les têtes de cylindres, avec la tuyauterie du régénérateur. C’était un peu le gros stress, car c’est le moment où je découvre si tout s’emboîte correctement, et si mes dimensions sont justes. Quelques petites frayeurs également au moment de braser, étant loin d’être expert, j’ai toujours peur de rater quelque chose (le chalumeau chauffe tellement qu’il peut trouer mon tube de cuivre sans problème !)
Au final ça s’est pas trop mal passé. Certaines brasures ne sont pas des modèles du genre, mais avec le volume d’inox à chauffer autour, pas forcément évident. En tous cas, ça a l’air étanche, ce qui est le but. Reste maintenant à trouver un moyen de nettoyer tout le noir laissé par cette opération.

Brasure de l'échangeur

Brasure de l’échangeur, avant nettoyage…

1 et 3/04 : 4h d’usinage. J’attaque les choses sérieuses : le volant d’inertie. C’est un gros morceau, pas particulièrement complexe (quoique), mais long à faire : un gros bloc d’inox à usiner, sans casser trop de trucs (donc en allant pas trop vite), avec pas mal de matière à enlever.
Pour le moment, je n’ai fait que les opérations intérieures, restera à faire le « détourage », opération qui s’annonce déjà compliquée…
Histoire de pimenter un peu un usinage qui se passait trop bien, le taraud que j’utilisai a cassé à la dernière opération (taraudage 6 sur 6 au total…). Bien évidemment, il est resté coincé dedans… Avec pour 200€ de brut d’inox, autant dire que j’ai bataillé un moment pour réussir à l’extraire (finalement en tappant (fort) dessus avec un marteau et une pointe à centrer… La pointe n’a pas aimé, mais j’ai sauvé les meubles, et le filletage s’est avéré récupérable malgré tout !)

4/4 : compliqué aujourd’hui ! Techniquement, 4h de travail, pour seulement 1h productive… En effet, en étant trop concentré sur ce que je voulais palper sur le centre d’usinage, j’en ai oublié de regarder ce qui se passait au dessus, et complètement abimé le carter du palpeur qui est venu s’écraser contre le haut de mon montage… Grosse grosse frayeur (ça vaut dans les 2-3000€, et surtout, il n’y en a qu’un, s’il casse, je bloque la machine pour tout le monde jusqu’à remplacement…).
Heureusement, après une série de mesure, ça a l’air d’être uniquement cosmétique, les pièces calibrées que nous avions pour comparer faisant toujours la même taille au centième près (ouf).
Histoire de continuer à me stresser, l’opération d’aujourd’hui consistait à percer le trou de blocage de mes masselottes (dernière opération) , mais je n’avais qu’un seul foret d’assez long pour cette opération, et il faisait…. 30cm de long !!! Autant vous dire, que j’ai serré les fesses avec celui-là, d’une part car la journée avais mal commencée, d’autre part parce que je n’avais qu’une seule chance !

Les masselottes montées sur l'arbre

Les masselottes montées sur l’arbre

 

12/05 : un peu de laissez-aller sur le compte rendu là… Du coups, je n’ai pas le compte exact du temps passé, mais une simple approximation, dans les 6h. J’ai enfin terminé le volant d’inertie. Il me restait à faire le contour externe et le clavetage. Pour le contour externe, dégrossissage au centre d’usinage, avec fraise ravageuse, par demi-sphères, ce qui permettait un serrage sur pince et donc de se passer d’un montage. Là encore, « un peu » de casse, avec deux fraises ravageuses cassées (diamètre 20 quand même !!). Après analyse et nouvel essai, il s’avère que j’avais voulu être trop prudent et prenait des passes trop petites, ce que ces fraises n’apprécient pas.
La finition de l’extérieur s’est faite au tour, ce qui a permis au passage d’avoir de jolis chanfreins. J’ai bien bataillé pour réussir à avoir une bonne concentricité (usinage des mors doux et tout…). Bref, au final, ça tourne (rond).

Dernière étape pour cette pièce : le clavetage. N’ayant pas de mortaiseuse, cette étape a été réalisée à la main, sur le tour, en utilisant l’outil à claveter comme un rabot, en enlevant la matière 1/10e de mm par 1/10e. C’est pas très rapide, mais ça marche.

Assemblage des pistons

Assemblage des pistons

26/05 au 28/05 : 1h d’usinage, et je commence l’assemblage :). Après avoir claveté le volant d’inertie, me restait les deux brides à claveter. Une fois le tout assemblé, il s’est avéré que mon arbre ne rentrait plus, il fallait ré-aléser. Malheureusement, je ne sais pas ce qui s’est passé (là je n’ai vraiment pas compris), mais mon alésage s’est fait légèrement de travers, ce qui fait que mon trou est maintenant oval d’un côté, avec 0.5mm de jeu… Je pourrais corriger en réusinant deux brides (qui servent notamment à ça), mais vu les délais je décide de laisser tel quel. Mon volant tourne légèrement voilé, mais rien de dramatique, et surtout, une fois la clavette mise, il ne bouge absolument pas.

Les débuts de l'assemblage

Les débuts de l’assemblage

Toutes les pièces ont maintenant été usinées (à l’exception de deux bagues en vermiculite qui le seront cette semaine, mais ne sont dans tous les cas pas obligatoires, je peux donc débuter l’assemblage. Ce dernier avance assez vite, j’ai déjà démonté/remonté l’ensemble en moins d’une journée pour modifier quelques paramètres. Il reste a faire les « petits » ajustements (longueur des arbres, angle des masselottes, etc…), et je pense pouvoir enfin tester la bête :)

 

 

Samedi, avril 12 2014

C’est bientôt Pâques…

Ceux qui me connaissent bien vous le diront, je suis un gourmand :p C’est pourquoi quand Greg a proposé d’organiser un atelier chocolat au sein du log, j’ai saisi l’opportunité :)
L’objectif de l’atelier : nous apprendre à travailler le chocolat, et réaliser nos propres oeufs en chocolat, et autres « bonbons » fourrés. De mon côté, j’avais déjà assisté à un premier atelier la semaine précédente, pendant lequel j’en avais profité pour faire des sucettes au chocolat en forme de moustaches, fourrées à la ganache chartreuse. Cette fois-ci, je me suis donc concentré sur la réalisation d’un « gros » oeuf :)
Pour les gourmands qui voudraient s’y essayer, voici un petit récapitulatif de ce qu’il faut (si j’ai bien tout retenu ;)), et de la façon de procéder.

Matériel nécessaire :

  • Une grande casserole (pour le bain marie)
  • Un petit bol en inox (cul-de-poule)
  • Un thermomètre (pas « obligatoire », mais pour débuter, c’est vraiment plus facile )
  • Un pinceau
  • Un moule demi-oeuf.
  • Une spatule métallique
  • Pistoles de chocolat (pour moi, c’était du chocolat au lait origine Ghana 40,5%)
  • Une bombe d’azote (réfrigérant rapide)

Contrairement à ce qu’on pourrais croire, le moule à œuf n’est pas en silicone, ou autre matériau souple, mais en polycarbonate bien rigide. En effet, le chocolat en refroidissant va se rétracter, et le demi-oeuf se démoulera tout seul.

Première étape : faire fondre le chocolat, au bain marie, en surveillant la température : il faut monter à 40-45° pour le chocolat au lait. Avec un thermomètre c’est facile, sans, ça correspond à un peu moins du seuil de douleur (précis comme indication, n’es-ce pas ;)). Attention à ne pas faire tomber d’eau dans le chocolat lors de cette étape (ni des suivantes), ce qui ferais coaguler ce dernier.

Ensuite, il va falloir tempérer le chocolat. Cette étape est nécessaire à la bonne cristallisation de votre chocolat, et vous permettra d’avoir un joli aspect brillant, exempt de traces blanches. Une fois votre chocolat à température (40-45°C), sortez le du bain marie et ajoutez un peu moins d’un tiers de pistoles à température ambiante (20%  de pistoles). Mélangez jusqu’à que tous les pistoles aient fondus. (S »ils disparaissent trop rapidement, rajoutez en un peu)

A l’aide du pinceau, appliquez généreusement du chocolat sur votre moule, en n’hésitant pas à déborder, et en ne laissant aucun trou ou zone transparente. Cette étape assurera un beau fini extérieur et l’absence de bulles en surface. Laissez prendre légèrement, et versez du chocolat fondu (hauteur d’une phalange) dans votre oeuf. Répartissez de manière homogène et laissez reposer un peu. Répétez l’opération encore une fois ou deux, puis videz l’excédent dans le cul-de-poule. Raclez les bords avec une spatule métallique. Mettez au frais.

Au bout de quelques minutes, retirez votre oeuf du frigidaire, et laissez le finir de cristalliser dans un coin assez frais (genre bord de fenêtre à l’ombre). Lorsque vous verrez un petit espace entre le moule et le bord de votre oeuf, il est prêt à être démoulé. Placez vous au dessus d’une surface dure (genre table), mettez la main sur le moule et renversez. S’il tombe tout seul, votre main le retiendra, sinon, tapotez légèrement le moule dur la table (en laissant la main dessous, hein !). S’il ne tombe toujours pas, n’insistez pas, laissez le prendre encore un peu. Attention, ne mettez pas les doigts sur la surface de l’œuf, vous y laisseriez des traces. Prenez le par l’intérieur.

Voilà, c’est démoulé, vous avez un premier demi-oeuf. Vous pouvez répéter l’opération pour avoir l’autre moitié. Faite refondre votre chocolat, et re-tempérez le avant car il a pris pendant ce temps.

Une fois vos deux moitiés d’œuf démoulées, refaite fondre un peu de chocolat et retempérez. Avec le pinceau, appliquez du chocolat sur le bord intérieur de l’œuf, en débordant sur la tranche. Répétez sur l’autre moitié, et assemblez. Vous pouvez maintenant vous servir de la bombe d’azote pour accélérer la prise sur la jonction.

Atelier chocolat

Atelier chocolat

Mon neuneuf à moi :)

Mon neuneuf à moi :)

ps : pas beaucoup de photos de « pendant », désolé, mais le chocolat, ça en met vraiment de partout ;)

Samedi, janvier 25 2014

Moteur Stirling, deuxième prototype 2/…

9/12 : 4h d’usinage. Réalisation de la tête du cylindre froid. Rien à dire, ce fut beaucoup plus facile que dans l’inox, malgré le fait que le brut faisait la même taille. Avec le laiton, ça ne m’a pas posé de soucis de prise de pièce. Du coups, le résultat est bien mieux ajusté que son équivalent inox. Bon, c’était purement esthétique pour l’inox, mais quand même…J’ai également réalisé le piston froid. Cette fois, pour ne pas pourrir l’atelier, j’ai attaché le tuyau de l’aspirateur au plus près de mon outil. Résultat : nickel ! Les seuls fois où il y en a eu un peu à côté, c’est quand je faisait des passes trop importantes, ou trop vite. Sinon, ça me faisait une jolie poussière bien fine, qui partait directement dans l’aspirateur. J’ai à peine eu à nettoyer le tour, c’est dire !

L'aspirateur pour usiner le graphite

L’aspirateur pour usiner le graphite

Je suis soulagé, les deux cylindres, et les deux pistons sont maintenant terminés (aux perçages près pour les têtes). Les jeux sont très bons, on sent une forte compression lorsque l’on bouche une extrémité et que l’on force le déplacement du piston.
(edit : le propriétaire de l’aspirateur s’est montré un peu moins enthousiaste sur ma méthode ;). Mais ça reste tout de même plus simple de nettoyer un aspirateur qu’un atelier complet…)

13/12 : 3h de FAO. J’ai avancé pas mal de pièces en FAO, il ne reste plus qu’à trouver du temps machine pour les réaliser. J’ai profité d’un petit créneau le soir pour lancer les perçages des bouchons (pour les solidariser aux cylindres). Temps d’usinage environ une heure, mais essentiellement du temps machine, j’avais mis des avances très lentes pour le perçage inox, histoire de ne pas casser de foret dans la pièce.

Petite photo de famille des pièces déjà usinées. On y vois les cylindres, un piston et le socle.

Petite photo de famille des pièces déjà usinées. On y vois les cylindres, un piston et le socle.

06/01 : 2h30 d’usinage sur centre. Réalisation des deux supports de cylindres verticaux. Pour réussi les deux supports, il aura fallu en faire 4 :( Une fraise cassé à la fin du contournage sur du second (alors que le premier s’était bien passé, mêmes paramètres), et casse d’un taraud dans le premier, lors du perçage des trous finaux (rageant à ce stade, merci à Alain pour sa patience, qui m’aura terminé la pièce en mon absence)

08/01 : 4h de FAO. les deux clamps auront demandé pas mal de réflexions et de galères pour arriver à un résultat utilisable. J’ai également terminé de découper mon brut d’alu à la scie sauteuse, promis, c’est la dernière fois que je fais ça comme ça, la prochaine fois, je prend les bruts à la bonne dimension. Au final, il va me manquer un peu de matière, dû aux deux pièces finalement assez importantes que j’aurais du refaire. Heureusement, c’est sur de l’alu, pas trop cher…

16/01 : 4h d’usinage plus retouches FAO. En fait, ça s’est fait en deux sessions, mais j’ai oublié de noter le jour précédent ;) Usinage des articulations des bielles. 4 pièces sur 6 sont terminées entièrement, les deux restantes en sont à 30%. Finalement, le plus difficile sur ces pièces reste de les tenir sans usiner les mors (on aura quand même un peu rayé la peinture…). En parallèle, je suis en train de regarder la faisabilité de faire le volant d’inertie en fonderie. Avantages : ça permet de faire une pièce plus jolie, et de faire ça en attendant que des créneaux sur le centre d’usinage se libèrent, inconvénients : pas sûr que le poids de la pièce finale soit suffisant, car je ne peux couler que de l’alu. Reste la possibilité de faire des inclusions pour lester tout ça, mais bonjour la galère à équilibrer. Bref, je regarde ce qui est faisable ou pas :)

Les bielles

Les bielles

22 et 24/01 : 5h d’usinage et FAO. Réalisation des pinces de serrages pour les culasses. Elles ne sont pas encore terminées mais déjà fonctionnelles (une dernière passe esthétique est encore nécessaire). 6 opérations d’usinages pour en venir à bout, et donc autant de travail FAO. Comme toujours, ce qui est long c’est de trouver le bon système pour caler la pièce, et l’ordre le plus logique pour les opérations. Petit à petit, je deviens autonome sur le centre d’usinage. Je fais les fichiers FAO, place les pièces correctement, fait les origines et relance les usinages. Alain est toujours là pour lancer le premier cycle histoire de vérifier qu’on ne va rien casser… Merci à lui!

Vendredi, décembre 27 2013

DIY – Générateur de Marx

C’est pas encore l’heure des bonnes résolutions, mais je renoue ici avec une de mes passion premières, un peu délaissée ces derniers temps : la haute tension.
Le montage auquel je me suis attaqué aujourd’hui est assez simple dans son fonctionnement, il s’agit d’un générateur de Marx, qui permet de multiplier une tension. L’avantage de ce montage, est qu’outre sa simplicité, la tension de sortie est directement proportionnelle au nombre d’étages mis en jeux (aux pertes près).

Générateur de Marx

Générateur de Marx

Le concept consiste à charger X condensateurs en parallèles, et les décharger en série. Pour arriver à un pareil résultat, on va utiliser des éclateurs. En effet, tant que la tension  aux bornes du condensateur ne dépasse pas une certaine tension, rien ne se passe, les condensateurs se chargent tranquillement, et la tension à leurs bornes augmente peu à peu.

Charge

Charge

 

Mais lorsque cette tension est atteinte, un arc électrique se produit sur l’éclateur, qui deviens ainsi conducteur.

Décharge. En bleu ciel, les arcs électriques

Décharge. En bleu ciel, les arcs électriques

(oui, désolé pour les couleurs un peu flashy, ça pique les yeux, je sais)
Pour que ça fonctionne (bien), il y a tout de même quelques paramètres importants à respecter. Déjà, il faut que la tension d’alimentation soit suffisamment élevée pour pouvoir produire un arc électrique, sinon les éclateurs ne fonctionneront pas. Ensuite, les résistances de charges. J’ai un peu galéré pour trouver des résistances correctes pour ce montage. Au début, j’étais partis avec des résistances couches carbone (les classiques), mais rapidement les arcs sont passés par le côté de la résistance, détruisant celles-ci. J’ai ensuite voulu utiliser des résistances de puissances en céramique. Mauvaise idée : elles ont été détruites en totalité sur un seul shoot. Je suspecte plus la déflagration d’avoir endommagé l’intérieur que la chauffe proprement dite car elles étaient sensées tenir plus que les couches carbone, ce qui n’aura pas été le cas ici. Finalement, j’ai utilisé des résistances bobinées de puissances, et après quelques dizaines de minutes de fonctionnement, tout à l’air en ordre de marche. Dernier point, la distance entre les éclateurs est relativement importante, c’est d’elle que dépendra la « tension de claquage »

Mon générateur de Marx

Mon générateur de Marx

Comme on peut le voir sur la photo, mon générateur est constitué de 6 étages, ce qui multiplie donc par 6 la tension d’entrée… En théorie. En effet, mes éclateurs étant difficiles à régler, ma tension de claquage est assez loin du maximum débité par mon alimentation. Au final, je dois arriver à une tension de 10Kv par condensateur, soit 60Kv en sortie.
Les éclateurs sont de simples fils de cuivre recourbés, passés au papier de verre pour enlever l’émail.

Le générateur en action

Le générateur en action. Le père Noël fait 12cm

Petit détail pour ceux qui serais tentés par l’expérience, et qu’il est difficile de rendre sur une photo : C’est extrêmement bruyant !! (genre mitraillette dans le salon)

Vendredi, décembre 6 2013

Moteur stirling Alpha, deuxième prototype

Ayant relevé tout un tas de défaut qui empêchaient le fonctionnement de mon premier moteur stirling, j’ai donc décidé de partir sur une seconde version améliorant les problèmes. Au final j’ai complètement changé le design, et suis partis sur un modèle à pistons parallèles (mais toujours alpha), car ils permettent plus de réglages. Je me suis largement inspiré d’un design trouvé sur internet, en apportant des corrections sur les points qui avaient posé problème à ses auteurs. Cette nouvelle version présente également un changement d’échelle par rapport à ma V1, mais finalement plus importante que ce que je m’imaginais à partir de la CAO. Comme pour le modèle précédent, je publierais les plans dès que mon modèle sera fonctionnel (s’il l’est), en y apportant les différentes corrections/modifications faites en cours de route.

Comme il s’agit d’un projet d’assez longue haleine, je vous met ça sous la forme d’une sorte de journal de bord. Cela vous permettra d’y voir la chronologie des étapes, et à moi de garder une trace des temps passés pour faire un bilan final. Histoire de ne pas polluer le blog avec un post a chaque étape, j’essaierais de grouper ça dans un post mensuel, sauf éventuellement sur des points techniques intéressants.

Vendredi 8 /11: Ebauche du piston chaud. 5h d’usinage, pour réduite un rond d’inox, diamètre 60 sur 200 de long, à un tube d’inox de diamètre intérieur 45… Reste à l’emmener à 50mm de diamètre interne, et reprendre légèrement le diamètre extérieur (0.2mm). La plupart des matériaux ont été achetés ou commandés, à l’exception du laiton.

Cylindre chaud

usinage du cylindre chaud

Mardi 12/11: Finition du cylindre chaud. 2h d’usinage. Cote interne au début du cylindre 49,635, cote à la fin 49,64 ce qui n’est pas mal sur 160mm de long avec des outils moyennement adaptés. Le piston est terminé, à l’exception des perçages.

le cylindre chaud : un peu plus gros que la v1 ;)

le cylindre chaud : un peu plus gros que la v1 ;)

Mercredi 13/11 : 2h d’usinage. Travail sur la tête de la culasse chaude. J’ai été trop léger sur la longueur du rond d’inox acheté. Résultat des courses, l’usinage est compliqué. J’ai atteint 1/100eme de précision sur la partie rentrant dans la culasse, en revanche, sur l’extérieur, j’ai été obligé de descendre en dessous de la côte (problème de concentricité car pas assez de matière pour la prise). Du coups la tête fait 0,5mm de diamètre en moins que la culasse. Pas super esthétique, mais aucune influence sur le fonctionnel. J’essaierais de faire mieux sur le piston froid.

Mercredi 20/11 : 1h d’usinage. Réalisation du piston chaud, en graphite. Alors le graphite à usiner, c’est du beurre, mais alors à nettoyer…. Donc, 1h pour réaliser la pièce, 3h pour nettoyer l’atelier ! Et dire qu’il m’en reste un autre a faire :’(

Lundi 25/11 : Ca y est, j’attaque le socle et les parties d’assemblages. L’usinage se fera au centre, j’ai donc du apprendre pas mal de choses sur la génération de code machine, et notamment la prise en main d’Esprit, qui n’est pas un modèle d’ergonomie ;) Merci encore à Alain pour ses précieux conseils.
Au total, il m’aura fallu 5 heures pour aboutir à une pièce à moitée usinée : les perçages et le surfaçage sont fait, mais il reste encore le contournage. Pour pouvoir le faire, je dois réaliser un support qui permettra de brider la pièce dans le centre d’usinage. Connaissant un peu mieux le logiciel maintenant, je pense gagner pas mal de temps sur les prochaines pièces !
Sinon, petite boulette en passant : à l’origine je pensais usiner mes pièces d’assemblage sur une fraiseuse « stratoconception ». Cette machine permet de disposer au mieux les différentes pièces, et de tout découper à partir d’une seule plaque de matière. (très pratique pour faire des meubles). Bien que pouvant théoriquement usiner de l’aluminium, j’avais négligé le problème de la lubrification, ce qui m’oblige à passer sur le centre d’usinage pour toutes les pièces d’assemblage, et pas seulement la base. Là où ça deviens moins drôle, c’est que le centre ne fonctionne pas de la même manière, et on travaille pièce par pièce avec des morceaux de taille adaptée… Me voilà donc avec ma scie sauteuse à redécouper ma plaque d’alu de 10mm…. J’en ai pour quelques heures !

Mercredi 27/11 : 3h d’usinage. Je viens de recevoir mon laiton. 15Kg de brut pour le cylindre froid (ouch !) J’ai passé deux heures sur le tour pour réaliser l’ébauche. Les ailettes de refroidissement sont terminées, et les diamètres extérieurs sont à +5mm pour pouvoir les reprendre aux mors doux quand j’aurais terminé l’intérieur.
Il me reste maintenant à creuser ça, quelques heures de travail en perspective.
Sinon j’ai profité d’un créneau machine ce matin pour usiner le support de bridage de ma base. Avec un peu de chance, je pourrais terminer cette partie vendredi.

L'ébauche du cylindre froid

L’ébauche du cylindre froid

Vendredi 29/11 : 5h d’usinage. Aujourd’hui, travail de finition du  cylindre froid. Objectif être le plus prêt de la cote internet du cylindre chaud. Résultat cylindre froid : 49.625mm, cylindre chaud 49,635. Plutôt pas mal :). Par contre, la fin de l’usinage s’est très mal passée : après avoir fait la passe de finition d’un côté du cylindre, j’ai voulu usiner les mors doux pour ne pas le marquer en usinant l’autre côté. Malheureusement, je n’avais pas assez de prise sur le mors doux, la pièce a été éjectée en cours d’usinage. Heureusement pas de blessure, mais la pièce a sérieusement reçu ! des entailles de 5mm apparaissent de chaque extrémités du cylindre. Après une heure de travail supplémentaire, au mors standard cette fois ci, temps pis pour les marques, j’ai réussi à rattraper le coups (heureusement, le côté le plus marqué était celui qui n’était pas terminé, et j’avais un surplus de matière suffisant). Au final, on voit une légère marque d’un côté, mais aucun impact sur le fonctionnement, et la marque est tout de même assez minime. J’ai eu chaud !!

Lundi  2/12 : 2h d’usinage. On continue le support du moteur au centre d’usinage. Le programme était fait, le support de bridage aussi, mais il aura fallu près de 2h pour en venir à bout. on a perdu pas mal de temps à trouver une bonne méthode pour brider la pièce. Les trous sur le côté, que je pensais faire à la perceuse à colonne ont finalement été réalisés au centre, taraudage compris : c’est assez impressionnant à voir faire !

Lundi, novembre 4 2013

Moteur Stirling Alpha… ben ça marche pas :(

Voilà, après avoir passé des dizaines et des dizaines d’heures à usiner différentes pièces, à en refaire certaines, même plusieurs fois, je dois tirer le triste constat que mon petit moteur ne marchera pas, sous sa forme actuelle.

Moteur Stirling Alpha

Moteur Stirling Alpha

En soit, c’est dommage, car comme tout projet sur lequel on passe beaucoup de temps, c’est toujours plus agréable de le voir aboutir sur quelque chose de fonctionnel. Mais d’un autre côté, les erreurs que j’ai commises m’ont bien apprises, probablement plus que si tout avais marchotté du premier coups.

J’abandonne l’idée de faire fonctionner celui-ci car un certain nombre de points de conception font qu’il ne sera pas possible de corriger certains défauts fatals, et certains paramètres nécessitent des ajustements compliqués à faire avec la version actuelle.

Moteur Stirling, vue intérieure

Moteur Stirling, vue intérieure

Voici les différentes erreurs que j’ai commises :

  • Echelle un peu trop petite, ce qui a empêché d’utiliser certaines pièces mécaniques qui auraient aidé (ex. roulements sur les bielles)
  • Trop de compression, et aucun moyen de régler celle-ci. Pour l’ajuster, il faudrait soit modifier l’angle entre les deux culasses (impossible sauf à tout refaire), soit raccourcir les bielles (vilebrequin construit pour être indémontable). Cette erreur est fatale.
  • Pas d’isolation thermique entre les culasses et le corps. Après coups, c’est vraiment stupide d’avoir oublié ça, sur un moteur basé sur la différence de température. Toujours est-il que sans cette isolation, les deux chambres finissent par se retrouver à une température trop proche pour un quelconque fonctionnement. Il s’agit là aussi d’une erreur fatale.
  • Pas de pied stable. C’est bête, mais le moteur a besoin d’être bien calé pour le lancer, et le pieds que j’avais fait à l’origine permettait une rotation du moteur autour de ce pied, ce qui était gênant pour lancer le volant d’inertie.
  • Assemblage des culasses par vissage, sur corps cylindrique : mauvaise idée. D’une part, ça complique l’assemblage, mais en plus si on vis à fond de filet, les tubes de liaisons (rigides) ne sont pas alignés.
  • Pistons en alu/culasses en laiton. Eh oui, les coefficients de dilatation n’étant pas les mêmes, ça risquait de coincer, ce que ça n’a pas manqué de faire. Bon, c’était facile à corriger, mais étant donné les autres problèmes bloquants, je ne me suis même pas embêté à le faire.

Vous l’aurez compris, je n’abandonne pas le morceau pour autant, une V2 est en cours, qui corrigera une les défauts constatés, et sera beaucoup plus modulable, de manière à corriger facilement d’autres erreurs à venir, et chercher différentes voies d’améliorations.
J’espère en tous cas que ma liste d’erreurs servira à ceux qui veulent se lancer dans l’aventure ! ;)

 

Mercredi, septembre 25 2013

Moteur Stirling – réalisation d’un vilebrequin

Le premier vilebrequin que j’avais réalisé avais été prévu pour être vissé. Dans la pratique, ça s’est avéré infaisable, la maneton était trop petit pour être usiné correctement sans être déformé. J’avais donc fait un assemblage serré, mais les nombreux montages/démontages ont eu vites fait de rentre le jeu trop important pour être utilisable. Ca plus d’autres défauts sur l’original m’ont motivé à en refaire un, plus propre.

Je voulais rester sur des techniques relativement traditionnelles de fabrication (pas de cnc donc), je suis resté sur une fabrication entièrement au tour, en décomposant le vilebrequin en trois éléments : les 2 masselottes (et leurs axes, d’un seul tenant), et le maneton (l’élément de liaison central). Par contre, il me fallait cette fois une méthode d’assemblage qui reste très rigide et ne risque pas de bouger dans le temps. Je suis donc partis sur un assemblage par frettage.
L’idée du frettage est de refroidir la pièce que l’on va insérer pour la contracter, et de chauffer la pièce dans laquelle se fait l’insertion, pour la dilater. Les jeux mécaniques prévus font qu’il est impossible à température normale d’assembler les éléments.

De gauche à droite : le support d'assemblage, le réfrigérant, une masselotte, le maneton

De gauche à droite : le support d’assemblage, le réfrigérant, une masselotte, le maneton

Je passerais rapidement sur la réalisation des masselottes, usinage très classique au tour. La seule remarque est une épaisseur de 5/10eme en plus sur toutes les épaisseurs (voir plus loin le pourquoi). D’ailleurs, finalement, il vaut mieux prévoir un peu plus, 1mm ne semble pas gênant.
Sur les masselottes, côté maneton sont percé 2 trous de 8mm. ces trous ont deux utilité : ré-équilibrer la structure (là, j’ai fait au pif, pas bien ;)), et faire passer des piges (morceaux de stub usinés), afin de bien centrer lors de l’assemblage.

Ensuite, il faut usiner un support, dans lequel viens se loger notre première moitié de vilebrequin, ainsi que les deux piges.

Voilà comment va se présenter l'assemblage

Voilà comment va se présenter l’assemblage

Comme on le vois sur la photo, le maneton ne rentre pas dans la masselotte (pour la photo, il tiens juste sur les chanfreins). La première étape va donc consister à rendre solidaire ces deux pièces.

On va donc refroidir :

-50°c environ

-50°c environ

et chauffer :

On chauffe au rouge... Le chalumeau acétylène ça aide !

On chauffe au rouge… Le chalumeau acétylène ça aide !

Et voilà, y’a plus qu’à… sauf que j’étais un peu au dessus des côtes et ça ne rentre pas aussi facilement que ça le devrais. Un petit passage sous la presse, et c’est réglé (pas de photo, désolé j’avais besoin de mes deux mains là ;) ).

On va maintenant pouvoir passer à l’assemblage final. Placez les bielles sur le maneton (important !!! sinon, il faudra démonter tout ça et vive la galère), les piges pour bien centrer la seconde moité, et enfin la seconde masselotte. Vous devriez avoir quelque chose qui ressemble à ça :

Le montage avant frettage

Le montage avant frettage

Après avoir vérifié que le trou est bien aligné avec le maneton, surélevez la masselotte, réfrigérez le maneton, chauffez la masselotte (la partie fine au rouge), et assemblez avec une presse. Normalement, ça rentre comme dans du beurre.

Voilà, vous avez maintenant un beau vilebrequin en « un seul bloc » ou presque…

Le vilebrequin à la sortie du fretage

Le vilebrequin à la sortie du frettage

… oui, sauf qu’il ne tourne pas droit !! En effet, le maneton ne s’est pas forcément emmanché bien droit, le chauffage a déformé certaines parties, bref, c’est la cata, sauf que c’était prévu, d’où les 5/10eme de marge, car on va maintenant repasser tout ça au tour.

Pour avoir quelque chose de bien concentrique, je vais donc tourner entre pointes, les deux extrémités du vilebrequin ont été usinée avec un cône à 60° à cet effet. L’idée est donc de coincer ma pièce entre deux pointes tournantes, et de l’entraîner grâce à un « toc » pour pouvoir réusiner toutes les parties et avoir quelque chose de bien concentrique au final.

Le toc est une petite pièce que j’ai du fabriquer, une baque d’acier percée de part en part, une vis venant coincer l’axe du vilebrequin contre l’intérieur de la bague, une autre vis tordue venant se prendre dans les mors du tour pour entraîner tout ça.
Une photo valant mieux qu’un grand discours, voici à quoi ressemble mon toc :

Le toc

Le toc

Les bielles sont attachées avec du fil de fer pour ne pas gêner l’usinage. On va d’abord usiner un premier côté, puis retourner l’ensemble (en passant le toc de l’autre côté, et fixant les bielles de l’autre côté également).

Le montage prêt à être tourné

Le montage prêt à être tourné

Voilà, j’ai maintenant un beau vilebrequin qui tourne bien rond :) Il ne me reste plus qu’à ré-assembler tout ça, et voir ce que ça donne…

Samedi, juillet 27 2013

Moteur stirling DIY, première partie.

Ok, ça fait un moment que j’avais rien écrit ici, mais j’espère me rattraper avec cet article.
Ce nouveau projet est un moteur stirling, de type Alpha, que j’ai décidé de construire « from scratch » : je suis partis d’un simple schéma théorique, pour en tirer un modèle 3D, puis un prototype.
Mais avant d’aller plus loin, une petite vidéo de mon modèle 3d :


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Pour ceux qui ne connaissent pas les moteurs stirling, et qui ont la flemme d’aller sur le lien wikipedia, il s’agit d’un moteur à combustion externe, où le mouvement est produit par des cycles de compression/décompression de l’air engendrés par le chauffage/refroidissement, le tout en circuit fermé. Outre un certain nombre d’avantages de ce type de moteurs, un de ses grands intérêts est d’être réversible : si vous luis fournissez un mouvement, il génèrera du froid et du chaud (pompe à chaleur).

Profitant d’une semaine où j’avais la possibilité d’avoir accès à un tour à métaux (merci ginova :) ) je me suis lancé dans un marathon pour essayer de produire toutes les pièces nécessaires à l’assemblage dans cette seule semaine.

Un piston

Un des pistons

J’ai donc commencé par usiner les deux pistons, en alu. La petite gorge centrale était à l’origine prévue pour un joint torique pour améliorer l’étanchéité, mais il s’avère que le joint m’aurait posé plus de problèmes qu’il n’en aurait résolus (trop de frottements). De plus, avec un bon ajustement, pas besoin de joint :)
L’ajustement piston/chambre est de l’ordre du 1/100eme de mm, les derniers ajustements on été fait à la cire à polir jusqu’à obtenir le ratio étanchéité/frottement voulu.

Les culasses et le corps

Les culasses et le corps

Les culasses ont été réalisées en laiton, autant pour ses propriétés thermiques que pour son aspect esthétique (j’avoue…), le corps en alu pour des raisons de coût, et, là encore, d’esthétique.
Les arbres des pistons ont été fait dans une chute de plaque de laiton de 2mm, car les dimensions correspondaient et que ça n’avais pas d’impact :)

Les éléments du vilebrequin

Les éléments du vilebrequin

Ne disposant pas d’une fraiseuse équipée d’un plateau tournant, j’ai réalisé les perçages à la perceuse à colonne, en m’aidant d’un gabarit généré à partir du modèle 3D. Je craignais un peu d’avoir un résultat désaxé, mais un essai au tour une fois les perçages réalisés m’a rassuré, ça tourne bien droit !

Voilà, s’ensuit donc un peu de temps d’assemblage des différentes parties, mise en place des roulements à bille dans les emplacements prévu pour dans le corps du moteur, essai de fermeture de l’ensemble…. et c’est le drame…. Bon, pas bien méchant, hein, juste un des épaulements du vilebrequin qui est trop long de 5mm. Oui, seulement, sauf que du coups, ben je peut pas finir avant plusieurs semaines, le temps que la plate-forme Ginova rouvre ses portes :’(

Je ne publie pas encore les schémas, je préfère attendre que mon proto soit pleinement fonctionnel, histoire de pas devoir publier différents correctifs, mais tout sera publié dès la fin du projet, début septembre si tout se passe bien.

 

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