naar top
Menu
Logo Print
29/11/2017 - MATTHIAS ROBBE

UNE MACHINE D'ELECTRO-EROSION AVEC RINCAGE
DONNE DES AVANTAGES

La recherche a établi que le fraisage par étincelage permettait d'usiner efficacement des matériaux céramiques faibles conducteurs électriques, comme B4C. Ceci provient des bonnes conditions de rinçage inhérentes. C'est ainsi, par exemple, qu'une buse a été fabriquée par une combinaison du fraisage par étincelage (tournage d'ébauche) et d'électro-érosion par enfonçage (finissage). Cette stratégie combinée réduit le temps de production de 50% (330 minutes au lieu de 611 minutes obtenues avec la stratégie d'électro-érosion par enfonçage). Il est clair qu'un bon rinçage dans l'usinage de matériaux céramiques est d'une extrême importance. C'est ainsi qu'une machine d'électro-érosion par enfonçage dotée de meilleures stratégies de rinçage (mouvements de retrait superrapides) offrent un avantage évident dans l'usinage des matériaux céramiques, surtout pour ceux ayant une conductibilité électrique relativement faible. Des stratégies de fraisage par étincelage similaires s'utilisent dans l'usinage de plus petits composants au moyen du microfraisage par étincelage. La figure 1 montre l'usinage d'un micro-impeller (matériau: Si3N4-TiN, Ø: 20 mm).


AUTRES APPLICATIONS

En plus des applications déjà décrites (buse, micro-impeller), la figure 2 montre un autre exemple de composants céramiques fabriqués par électro-érosion (élaborés au sein du projet de recherche MONCERAT). Un premier exemple est une pièce rapportée céramique pour une matrice d'estampage (voir figure 2). Le matériau utilisé est basé sur le ZrO2-TiN commercial d'origine japonaise mais a été optimisé par des chercheurs du département Materiaalkunde de la KULeuven. L'optimisation a été effectuée pour améliorer aussi bien les propriétés d'étincelage que les propriétés mécaniques. Grâce à cette pièce rapportée céramique, la longévité a été augmentée d'au moins un facteur 5 (par rapport à l'utilisation du carbure WC-Co). Pour une entreprise suisse, bon nombre de pièces rapportées pour outils d'extrusion ('drawing dies', en réalité une forme d'outillage de traction pour lequel le diamètre de tube est changé) ont été fabriqués dans différents matériaux céramiques (ZrO2-WC, TiB2-Ni, B4C-TiB2, HfC-TiC-TiN et TiCN-Ni), et ce également en remplacement du carbure. Par l'utilisation d'un matériau céramique, on évite que le matériau colle pendant l'étirement du tube (dans ce cas, l'inox et le CuSn8) et la durée de vie de la pièce rapportée a été radicalement allongée. Une application suivante se situe dans la construction de prototypes, à savoir l'électro-érosion des engrenages pour petits réducteurs planétaires.

En principe, de tels engrenages (en ZrO2 pur) sont fabriqués dans la production en masse par injection, suivie d'un frittage. Pour la construction de prototypes, ce processus n'est pas économique et l'étincelage est une technique potentielle. Les engrenages électro-érodés du ZrO2-TiN conducteur électrique avaient une longévité accrue de 50% par rapport aux éléments en ZrO2 de fabrication classique. Il est important de relever que lors du remplacement de composants en WC-Co-carbure ou WC-Co-acier trempé par un matériau céramique, on doit également s'intéresser à l'optimisation de la géométrie. La pratique nous apprend que le maintien de la même géométrie entraîne généralement la rupture du composant céramique. Ceci provient du fait que nonobstant les excellentes propriétés anticorrosion du matériau céramique, ce dernier offre moins de résistance aux charges de traction. C'est pourquoi on doit dans la plupart des cas adapter la géométrie du composant afin de minimiser autant que possible la charge de traction pendant l'utilisation du composant céramique.