sans copeaux

L'usinage sans copeaux enlève ou façonne la matière sans générer les fragments de déchets, ou copeaux, que la coupe conventionnelle produit. Au lieu qu'un outil n'enlève des morceaux de métal, de plastique ou de composite courbés ou cassés, les méthodes sans copeaux déforment, extrudent ou compressent la pièce dans sa forme finale. Les techniques courantes sans copeaux comprennent le formage à froid, le grenaillage, le brunissage et certains procédés basés sur le frottement.

Dans le formage à froid, un poinçon ou une matrice trempée force le matériau à prendre forme sans chaleur. Les applications typiques sont le matriçage de boulons à partir de fil, le monnayage de bords sur de la tôle et le sertissage de tubes. Le matériau s'écoule plastiquement sous pression ; la structure granulaire se réaligne mais aucun matériau ne quitte la pièce. Cette méthode fonctionne bien sur les métaux ductiles comme l'aluminium, le cuivre et l'acier à faible teneur en carbone, où le matériau peut être poussé dans des formes complexes sans se fissurer. Les matrices en acier à outils trempé doivent résister à d'énormes pressions de contact, souvent de l'ordre de 690 à 2 070 MPa.

Quand le sans copeaux est économiquement judicieux

Les procédés sans copeaux excellent lorsque les déchets sont importants. L'estampage d'un support à partir d'une tôle utilise presque tout le stock ; l'usinage de la même forme laisse la moitié comme rebut. Le sertissage d'un raccord de tube économise l'alésage interne que le perçage enlèverait. Sur les matériaux coûteux, le titane ou l'acier inoxydable en barre, le coût du matériau économisé en évitant la génération de copeaux justifie l'investissement en outillage. Le sans copeaux est également plus rapide que l'enlèvement de copeaux sur les travaux à grand volume, car les vitesses d'avance peuvent être extrêmes et la durée de vie de l'outil est souvent plus longue, car les températures de coupe restent plus basses.

Le compromis est la rigidité. Un outil de formage à froid doit être construit suffisamment solide pour résister aux forces sans déflexion. Les matrices et les poinçons s'usent et peuvent se fissurer si la dureté de la pièce augmente ou si le matériau varie. Les méthodes sans copeaux exigent également un contrôle plus strict du stock entrant : la taille des grains, la dureté et l'état de surface affectent tous la façon dont le matériau s'écoule comme prévu ou se déchire. L'usinage conventionnel pardonne mieux les variations car l'outil coupe simplement les irrégularités.

Le sans copeaux n'est pas un seul processus mais une famille. L'extrusion façonne les tubes et les tiges en continu en forçant le métal chaud ou froid à travers une matrice. Le brunissage lisse un trou percé ou alésé en roulant une bille ou un rouleau trempé à l'intérieur, comprimant la surface et augmentant la dureté sans enlever de matière. Le forgeage orbital martèle une ébauche entre des matrices supérieure et inférieure. Chacun répond à des besoins de volume et de précision différents, mais tous visent à finir une pièce avec un minimum de rebut et une efficacité maximale des matériaux.