L'usinage CNC des alliages d'aluminium est un processus de fabrication largement utilisé en raison des excellentes propriétés des alliages d'aluminium, telles qu'un rapport résistance/poids élevé, une bonne résistance à la corrosion et une conductivité thermique élevée. Lorsqu'il s'agit d'usinage CNC d'alliages d'aluminium, l'une des décisions clés est d'utiliser des conditions d'usinage à sec ou humide. En tant que fournisseur d'alliages d'aluminium usinés CNC, je possède une vaste expérience dans les deux méthodes et j'aimerais partager les différences entre elles.
1. Température de coupe
Lors de l'usinage CNC à sec d'alliages d'aluminium, la chaleur générée pendant le processus de coupe est principalement dissipée par la pièce, les copeaux et l'outil de coupe. Puisqu’il n’y a pas de liquide de refroidissement pour évacuer la chaleur, la température de coupe peut augmenter considérablement. Des températures de coupe élevées peuvent entraîner plusieurs problèmes. Premièrement, cela peut provoquer une dilatation thermique de la pièce, ce qui affecte la précision dimensionnelle de la pièce usinée. Par exemple, si la température d'une pièce en alliage d'aluminium augmente pendant l'usinage, sa taille peut changer, ce qui entraîne des pièces qui ne respectent pas les tolérances requises.
Deuxièmement, les températures élevées peuvent également accélérer l’usure des outils. Le tranchant de l'outil devient plus doux à haute température, ce qui le rend plus sujet à l'abrasion et à l'écaillage. Cela réduit la durée de vie de l'outil et augmente le coût de remplacement de l'outil.
En revanche, l'usinage humide, qui implique l'utilisation de liquides de refroidissement, réduit efficacement la température de coupe. Les liquides de refroidissement absorbent et évacuent une grande quantité de chaleur générée pendant le processus de découpe. En maintenant une température de coupe plus basse, la dilatation thermique de la pièce est minimisée, garantissant une meilleure précision dimensionnelle. De plus, la température réduite contribue à préserver la dureté de l’outil de coupe, prolongeant ainsi sa durée de vie. Par exemple, dans un projet d'usinage à long terme, l'utilisation de liquide de refroidissement peut doubler, voire tripler la durée de vie de l'outil par rapport à l'usinage à sec.
2. Formation de copeaux et évacuation
La formation de copeaux est un autre domaine dans lequel la différence entre l'usinage CNC à sec et humide des alliages d'aluminium est significative. Lors de l'usinage à sec, le manque de liquide de refroidissement peut entraîner l'adhésion des copeaux à l'outil de coupe et à la pièce. Les alliages d'aluminium ont tendance à former des bords rapportés (BUE) sur l'outil de coupe. Un bord rapporté est une masse de matériau qui adhère au bord de coupe, ce qui peut modifier la géométrie de l'outil et affecter l'état de surface de la pièce usinée.
De plus, les copeaux lors de l'usinage à sec peuvent être plus difficiles à évacuer de la zone de coupe. La température élevée peut rendre les copeaux collants et emmêlés, entraînant leur colmatage. Cela peut perturber le processus d'usinage, endommager la surface de la pièce et même casser l'outil de coupe.
Lors de l'usinage sous eau, les liquides de refroidissement jouent un rôle crucial dans la formation et l'évacuation des copeaux. Le liquide de refroidissement agit comme un lubrifiant, réduisant ainsi la friction entre l'outil de coupe et la pièce à usiner. Cela permet d'éviter la formation d'arêtes rapportées et garantit un processus de coupe plus stable. De plus, le flux de liquide de refroidissement éloigne les copeaux de la zone de coupe, évitant ainsi leur colmatage. Les copeaux lors de l'usinage humide ont généralement une forme et une taille plus constantes et sont plus faciles à collecter et à éliminer.
3. Finition de surface
La finition de surface des pièces usinées en alliage d'aluminium est fortement influencée par les conditions d'usinage. Lors de l'usinage CNC à sec, la température de coupe élevée et la présence d'arêtes rapportées peuvent entraîner une finition de surface rugueuse. Les bords rapportés peuvent laisser des marques irrégulières sur la surface usinée, et la dilatation et la contraction thermiques de la pièce peuvent également provoquer des défauts de surface.
En revanche, l’usinage humide produit généralement un meilleur état de surface. Le liquide de refroidissement réduit la friction et la chaleur, empêchant ainsi la formation de bords rapportés. Le flux fluide du liquide de refroidissement aide également à éliminer tous les débris qui pourraient potentiellement rayer la surface de la pièce. En conséquence, les pièces usinées ont une surface plus lisse, ce qui est souvent nécessaire pour les applications où l'esthétique ou un faible frottement sont importants, comme dans les composants automobiles et aérospatiaux.
4. Impact environnemental
L’usinage à sec est considéré comme plus respectueux de l’environnement à certains égards. Puisqu’il n’utilise pas de liquide de refroidissement, il n’est pas nécessaire de s’occuper de l’élimination des déchets de liquide de refroidissement, ce qui peut constituer une préoccupation environnementale importante. Les liquides de refroidissement contiennent souvent des produits chimiques qui peuvent être nocifs pour l'environnement s'ils ne sont pas correctement traités.
Cependant, l’usinage à sec présente également ses propres inconvénients environnementaux. Les températures de coupe élevées peuvent générer davantage de poussière et de fumées, ce qui peut constituer un risque pour la santé des travailleurs. Ces poussières et fumées peuvent contenir des particules d'aluminium et d'autres contaminants.
L'usinage humide, bien qu'il pose le problème de l'élimination du liquide de refroidissement, peut réduire la quantité de poussière et de fumées générées pendant le processus d'usinage. Le liquide de refroidissement peut capturer et supprimer la poussière, améliorant ainsi l'environnement de travail des opérateurs.
5. Considérations relatives aux coûts
Le coût de l’usinage CNC des alliages d’aluminium dépend des conditions d’usinage à sec et humide. En usinage à sec, le principal facteur de coût est l’usure de l’outil. Comme mentionné précédemment, la température de coupe élevée lors de l'usinage à sec entraîne une usure plus rapide des outils, ce qui signifie des remplacements d'outils plus fréquents. Cela peut augmenter le coût global de l'usinage, en particulier pour la production à grande échelle.
Lors de l'usinage humide, des coûts supplémentaires sont associés au liquide de refroidissement. L'achat, le stockage et l'élimination du liquide de refroidissement augmentent tous le coût de production. Cependant, la durée de vie prolongée de l'outil et la meilleure finition de surface obtenue lors de l'usinage humide peuvent compenser une partie de ces coûts. Pour une production de haute précision et de gros volumes, les avantages de l'usinage humide en termes de durée de vie de l'outil et de qualité des pièces peuvent compenser les coûts supplémentaires liés au liquide de refroidissement.
Nos prestations
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Références
- Astakhov, vice-président (2010). Théorie et pratique de la découpe des métaux. Presse CRC.
- Trent, EM et Wright, PK (2000). Découpe de métal. Butterworth-Heinemann.
- Stephenson, DA et Agapiou, JS (2006). Découpe des métaux : théorie et application. Presse CRC.