Pourquoi l’aluminium peut-être difficile à percer et comment résoudre ce problème ?
La réponse de notre entreprise de mécanique de précision à Lyon.
Lors du perçage, aucune variable n’est peut-être aussi importante que le matériau de la pièce. Elle dicte la géométrie et le substrat du foret, le revêtement de l’outil, l’application du liquide de refroidissement, ainsi que les vitesses et les avances.
Bien qu’il soit connu pour sa douceur et sa ductilité relatives, les idées fausses abondent parmi ceux qui percent régulièrement l’aluminium.
L’aluminium est considéré par beaucoup comme l’un des matériaux les plus faciles à usiner, mais il présente des difficultés qui lui sont propres, en particulier lors du perçage.
L’aluminium est un matériau généralement tendre, non ferreux et ductile, de faible densité et naturellement très résistant à la corrosion. Justement, l’aluminium est difficile à percer car sa ductilité et sa souplesse font que le matériau est en contact permanent et prolongé avec la face de coupe d’une perceuse.
Bords, cannelures et revêtements
Les deux principaux problèmes rencontrés lors du forage de l’aluminium sont la formation et l’évacuation des copeaux. En effet, si vous l’approchez sans la géométrie appropriée de l’outil, sans le revêtement approprié, sans le liquide de refroidissement adéquat, il peut très rapidement se transformer en une situation où de longs copeaux filiformes s’enroulent autour de l’outil.
L’aluminium s’accumule et adhère à l’arête de coupe et interfère avec la formation de nouveaux copeaux à partir du matériau de base, ce qui peut conduire à l’accumulation de copeaux, car les cannelures s’obstruent. Cela entraine des dépôts d’aluminium qui adhèrent à la fraise, favorisant encore plus l’adhésion et l’accumulation de copeaux.
La pression de guidage d’un foret peut avoir un impact sur la finition de la surface, en fonction du pouvoir lubrifiant du liquide de refroidissement, en raison de la plasticité inhérente de l’aluminium.
Les copeaux ont tendance à se détacher en raison de la souplesse du matériau.
La géométrie est le principal moyen de contourner ce problème. Un angle de coupe plus élevé crée plus de cisaillement dans la coupe et force le matériau à l’endroit de l’impact sur l’outil.
La principale différence entre le perçage de l’aluminium et des matériaux plus durs est que le point de cisaillement de l’aluminium est suffisamment bas pour qu’il puisse être tranché par l’arête de coupe de l’outil, au lieu d’être poussé vers l’extérieur de la manière dont il faut procéder pour l’usinage de matériaux plus durs. Cela signifie qu’un angle de cisaillement élevé et vertical, avec un affûtage minimal des bords, est idéal pour le perçage de l’aluminium.
En général, les forets à angle d’hélice élevé, à cannelures polies et à angle de pointe de 130° à 140° offrent les meilleures performances en matière d’évacuation des copeaux et de coupe. Cependant, comme l’aluminium est vraiment mou, les opérations de perçage utilisant la géométrie susmentionnée ont tendance à présenter des difficultés pour maintenir un diamètre de trou et une finition de surface de paroi latérale appropriés. Si l’objectif est de maintenir la taille, la finition et la rondeur du trou, l’utilisation d’un foret à cannelures droites et à refroidissement par circulation est avantageuse.
Lorsqu’on applique un outil en carbure, il est important qu’il n’ait pas de revêtement à base d’aluminium, car l’aluminium aura tendance à adhérer à la surface de la pièce.
Les revêtements courants tels que Al2O3 ou AlTiN, lorsqu’ils sont mis en contact avec l’aluminium sous la chaleur et la pression, ne vont pas seulement réagir avec la pièce, mais ont des propriétés abrasives qui peuvent contribuer au BUE. Notre société de mécanique de précision à Lyon recommande plutôt d’utiliser soit du diborure de titane, soit un film de diamant amorphe.
L’utilisation d’un foret à cannelures droites et à refroidissement par circulation est avantageuse si l’objectif est de conserver la taille, la finition et la rondeur du trou.
Foret en aluminium
L’essentiel est de bien refroidir !
Une bonne évacuation des copeaux implique une application correcte du liquide de refroidissement, et le perçage de l’aluminium ne fait pas exception à la règle. Le picage est toujours une option, mais de nombreux fabricants de pièces préfèrent éviter de retirer le foret lorsque cela est possible, ce qui signifie que les cannelures polies et les forets à arrosage direct seront présentes
Surtout quand vous allez à de plus grandes profondeurs, le problème est toujours le flux de liquide de refroidissement pour l’évacuation des copeaux, et ce n’est pas quelque chose de propre à l’aluminium. Le type de liquide de coupe est moins important que la concentration – plus la concentration est élevée, meilleurs sont les résultats, en général ».
Plus le métal est enlevé, plus l’application de beaucoup de liquide de refroidissement, très rapidement, pour déplacer les copeaux de la zone de coupe seont nécessaire.
Plus le débit est élevé, et plus la pression est élevée, mieux c’est.
Lors de l’utilisation de forets autoguidés comme les forets à gundrill, en raison de la plasticité de l’aluminium, la pression du chemin de guidage peut avoir un impact positif ou négatif sur la finition du trou, selon le pouvoir lubrifiant du liquide de refroidissement. Une huile de coupe pure donne généralement une finition lisse, tandis qu’un fluide synthétique à base d’eau peut permettre à une partie de l’aluminium de coller à la trajectoire de guidage, créant une finition rugueuse et « barbouillée ».
La meilleure façon d’obtenir un bon état de surface est de travailler à des vitesses de coupe élevées tout en résistant à la tentation de la suralimentation et d’appliquer un liquide de refroidissement à haut pouvoir lubrifiant et à viscosité modérée à faible.
Foret à taraud en acier revêtu de titane
Temps rapides
Le seuil pour l’aluminium est extrêmement rapide.
L’aluminium étant considéré par beaucoup comme un matériau bon marché et facile à travailler, il est facile de tomber dans le piège qui consiste à penser que n’importe quelle configuration d’usinage fonctionnera. Cependant, certains des matériaux les plus « faciles » à usiner finissent par produire les marges bénéficiaires les plus faibles en fin de compte.
En ce sens, il est important de maximiser votre vitesse et votre efficacité lorsque vous travaillez avec ces matériaux en utilisant un outillage mis à jour et des concepts avancés, afin de rester compétitifs.