Communiqués de presse

09/08/2007 Lave-moi, mais ne me mouille pas : les avantages et les inconvénients de la lubrification La nécessité d’employer des lubrifiants dans l’usinage par enlèvement de copaux

Usinage sous arrosage ou à sec ? C’est cette question que l’on se pose fréquemment dans le contexte des processus d’usinage. L’usinage à sec est souhaitable, mais ne peut pas être réalisé pour toutes les matières à usiner. Il reste pourtant l’usinage sous arrosage où la lubrification est assurée par des émulsions et/ou de l’huile. Le problème qui en découle est le suivant : en présence de températures élevées, les lubrifiants génèrent des réactions chimiques. En plus, l’élimination des copeaux et des liquides contaminés requiert des coûts et des efforts supplémentaires. C'est la raison pour laquelle, depuis des décennies, CERATIZIT propose des solutions permettant de réduire la quantité des lubrifiants, ou même de travailler complètement à sec.

Décoller avec l’aérospatiale : l’usinage de l’aluminium avec micro-pulvérisation
La réduction de la quantité des lubrifiants dans l’usinage de l’aluminium a commencé il y a environ 20 ans. Cette avancée est due sans aucun doute à l’industrie aérospatiale qui à l’époque a employé pour la première fois la micro-pulvérisation, c’est-à-dire un mélange d’air et de liquide (= aérosol), pulvérisé sur l’arête de coupe. Le résultat fort prometteur était des copeaux presque secs, une consommation extrêmement faible de lubrifiants et, si l’on prend en considération les vitesses de coupe élevées, une durée de vie de l’outil tout à fait acceptable.

CERATIZIT est un des principaux fournisseurs d'outils UGV destinés à l’aérospatiale. Lors du développement de ces outils, il s’agissait avant tout de se concentrer sur l’usinage d’éléments de structure en alliages d’aluminium ultra-résistants en employant la micro-pulvérisation. Le résultat : les outils développés peuvent être utilisés sous arrosage, avec micro-pulvérisation, et à sec. Les systèmes d’outils HSC/HPC19 et HSC11 de CERATIZIT représentent aujourd’hui une référence (benchmark) dans le fraisage UGV et dans celui de haute performance.

Résistance à l’usure, tenue à chaud et ténacité : HyperCoat C dans l’usinage des aciers et des fontes
Le tournage à sec des aciers à des vitesses de coupe élevées constituait un autre défi important. Les principaux problèmes rencontrés étaient les températures extrêmes pendant le processus d'usinage (allant jusqu’à 1 200°C (!) au niveau de l'arête de coupe) ainsi que le collage de la matière de la pièce sur l’arête de coupe de la plaquette. Pour réduire la tendance à la déformation plastique du carbure en présence de températures si importantes, le département de R&D de CERATIZIT a développé des compositions spécifiques de carbures à faible teneur en liant et un pourcentage plus grand de carbures cubiques du type TaC, NbC, TiC et ZrC. Dans les zones périphériques du substrat de carbure, elles sont associées à des gradients spéciaux. On peut citer à titre d’exemple les nuances CTC1110, CTC1115 et CTC1125. Surtout la nouvelle nuance CTC1130 issue de la série novatrice HyperCoat C et présentant une morphologie superficielle spécifique, permet une forte baisse de la quantité des lubrifiants dans la plage P30, où l’on est parvenu à limiter de façon significative la tendance au collage.

Les rebelles : les superalliages et le titane
Les matières à usiner telles que les aciers fortement alliés, les superalliages et en particulier le titane résistent jusqu’à présent à l’usinage à sec. Il n’est même pas possible de réduire la quantité des lubrifiants. Pour cette raison, il faut analyser les phénomènes de collage, l’évacuation des copeaux et les réactions chimiques entre le matériau de coupe et la pièce usinée. Dans la fabrication d’éléments de structure en titane, on utilise des outils conçus à dessin à cet effet. Grâce aux grandes poches à copeaux, à l’orientation spécifique des orifices de sortie du lubrifiant permettant une évacuation optimale des copeaux, grâce aux brise-copeaux d’une forme adaptée et à la nouvelle nuance CTP5240 de la série novatrice HyperCoat P, il a été possible d’accroître considérablement la performance et par conséquent également le volume copeaux dans l’usinage sous arrosage.

Une réponse de Normand
Usinage à sec ? La réponse est ni oui ni non. Même s’il existe des applications où l’on peut employer avec succès l’usinage à sec, il y a également des applications où, dans un futur immédiat, le refroidissement et la lubrification resteront indispensables. Il sera donc nécessaire de développer encore d’autres solutions en coopération avec les outilleurs.