Pourquoi doit-on rectifier une surface ?
Presque chaque produit nécessite une finition optimale
Traces d'usinage issues du fraisage, défauts de surface, lignes de joint de moule ou encore rugosités générales sur des pièces provenant de l'ensemble du secteur manufacturier, qu'elles soient issues de fabrications conventionnelles ou de fabrications additives (impression 3D) : tous ces défauts issus du processus précédent doivent très souvent être égalisés avant la poursuite du traitement d'une surface.
Cela se réalise par la rectification, l'un des procédés d'usinage par enlèvement de copeaux les plus importants dans l'industrie. Grâce à ce procédé, il est possible d'améliorer les caractéristiques de surface et d'influencer les valeurs de rugosité.
Les surfaces doivent être rectifiées pour des raisons fonctionnelles et esthétiques, afin d'en améliorer les performances. C'est le cas, par exemple, lors de la rectification de rouleaux de roulement, de poignées de porte ou de jantes en aluminium, où la surface est d'abord rectifiée avant d'être polie pour obtenir un fini miroir.
Que se passe-t-il lors de la rectification ?
La rectification est un procédé d'usinage par enlèvement de copeaux au cours duquel de la matière est retirée à l'aide d'un outil abrasif afin d'améliorer la forme, la dimension et la surface d'une pièce. Des médias abrasifs sont utilisés pour effectuer des coupes très fines.
Il est possible de rectifier principalement des métaux tels que les aciers, l'aluminium, le laiton ou le titane, mais aussi le bois, les matières plastiques, le verre, la céramique et la pierre. La technique de rectification varie en fonction des propriétés du matériau et de l'objectif visé.
La technique de base de la rectification est très ancienne et est utilisée depuis toujours pour l'affinage des surfaces. Le modèle naturel en est les galets polis par l'eau dans le lit d'un ruisseau.
Rectification conventionnelle ou tribofinition ?
Quiconque souhaite ébavurer, lisser ou ennoblir sur le plan technique des pièces de forme complexe se pose souvent la question : quel type de « rectification » peut être utilisé ? Le choix dépend de plusieurs facteurs, tels que l'aspect de surface souhaité, mais aussi le matériau, la géométrie, les dimensions et la quantité de pièces. La rectification manuelle ou mécanique convient particulièrement aux pièces de forme « simple », généralement planes, ou lorsqu'un travail partiel ciblé est nécessaire. Elle offre une grande précision, mais est souvent associée à un effort en personnel plus important, surtout lorsqu'elle est effectuée manuellement. La tribofinition, en revanche, est un procédé automatisable qui présente des avantages économiques considérables, en particulier pour les grandes séries. Elle permet un usinage uniforme même sur des géométries complexes – idéale pour l'arrondissement fin des arêtes ou l'élimination des bavures, jusqu'à l'obtention d'une surface de rectification homogène. Des médias de traitement adaptés peuvent être utilisés pour les alliages d'aluminium et les métaux non ferreux afin d'atteindre différents objectifs de surface sur des pièces variées.
Tribofinition par immersion et tribofinition par entraînement – usinage par tribofinition pour exigences élevées
Technique de tribofinition par entraînement
Pour rendre la tribofinition attractive également pour les technologies de pointe, notamment dans les secteurs de l'aéronautique, de l'aérospatiale et des technologies médicales, il a fallu développer des techniques de machines et des processus d'usinage permettant un traitement ciblé de pièces individuelles fixées et les protégeant du mouvement relatif dans les installations classiques de tribofinition. Dans un premier temps, la tribofinition par entraînement a été développée dans les années 1980. Dans ce procédé, les pièces fixées à une broche sont tirées ou entraînées à travers un média abrasif au repos. Le flux du média de traitement (corps abrasifs/polissants) autour des pièces génère l'enlèvement de matière souhaité, mais de manière beaucoup plus ciblée et sans contact entre les pièces, ce qui fait de ce procédé la solution idéale pour l'usinage de pièces délicates et de haute valeur.
Les installations dites de tribofinition par entraînement ont remplacé dans de nombreux secteurs un travail manuel chronophage, coûteux et difficilement reproductible de manière uniforme. Comparée à la tribofinition classique, la tribofinition par entraînement est environ 40 fois plus efficace.
Tribofinition haute performance dans le Surf-Finisher
Le Surf-Finishing permet un usinage encore plus intensif des pièces individuelles en tribofinition. Les pièces sont également fixées sur des porte-pièces afin de les immerger de manière ciblée dans le média de traitement et de les faire tourner dans différentes positions angulaires. Lors du Surf-Finishing, le média abrasif tourne avec la cuve de travail, qui se déplace de manière continue jusqu'à 80 tr/min. Il en résulte un mouvement intensif de la pièce avec une pression élevée entre la pièce et le média abrasif. Le résultat souhaité est reproductible et peut être obtenu en des temps de cycle relativement courts. Du dégrossissage au polissage fin, ce processus permet également le polissage à haute brillance. Même les matériaux difficiles à rectifier, tels que la céramique et les métaux spéciaux, peuvent être traités. Des surfaces lisses comme un miroir et exemptes de rayures, avec un aspect haut de gamme, sont obtenues grâce à des processus de polissage.
Le Surf-Finishing représente la forme la plus intensive de tribofinition. Son rendement est environ 80 fois supérieur à celui d'une installation classique de tribofinition, telle qu'un vibreur circulaire.
Que devez-vous savoir sur la rectification ?
Questions importantes en un coup d'œil.
L'ébavurage, l'arrondissement et autres sont-ils des sous-catégories de la rectification ?
Pas tout à fait. Bien que ces termes se recoupent souvent dans la pratique, d'un point de vue technique, l'ébavurage, l'arrondissement, le lissage et le polissage ne sont pas de simples sous-catégories, mais des procédés ou des objectifs d'usinage à part entière, qui utilisent parfois les mêmes technologies – dans notre cas, la tribofinition. Ces objectifs d'usinage peuvent également être atteints avec des procédés alternatifs à la tribofinition. Par exemple, l'ébavurage peut être réalisé à l'aide de brosses, de procédés thermiques ou de techniques de grenaillage. Pour éliminer les rayures dans un projet privé, un polissage avec un chiffon doux peut suffire – ou, pour la préparation de surfaces à peindre, du papier abrasif grossier ou fin.
Comment fonctionne la tribofinition ?
La tribofinition (rectification par voie humide) est une forme particulière de rectification, principalement utilisée pour le conditionnement industriel des surfaces métalliques. Les pièces sont généralement traitées par lots, avec des corps abrasifs sélectionnés en fonction de l'application, de l'eau (99 % des usinages par tribofinition sont des usinages par voie humide) et des compounds (additifs à action nettoyante) dans une installation de tribofinition. La pression d'application des corps abrasifs et le mouvement relatif des machines de tribofinition complètent le processus et, combinés aux médias de traitement mentionnés, garantissent un résultat d'usinage uniforme (aspect de rectification) des pièces.
Quand la tribofinition est-elle le meilleur choix ?
Vous souhaitez rectifier de grandes séries de pièces relativement peu sensibles ? Dans ce cas, les machines de tribofinition sont le meilleur choix, car elles permettent, grâce à leurs outils spécifiques (corps abrasifs, chips), d'obtenir le meilleur usinage au meilleur prix, tout en étant très efficaces et facilement automatisables. De plus, les procédés de tribofinition offrent l'avantage incontestable de pouvoir combiner, si nécessaire, plusieurs opérations en une seule étape, simultanément ou successivement dans la même installation, comme le dégraissage, la rectification et le nettoyage, l'ébavurage et l'arrondissement, l'application d'une protection anticorrosion, l'élimination de la rouille, etc. Le choix des corps abrasifs adaptés et des composants chimiques optimaux (compounds), en fonction de l'objectif d'usinage, est déterminant.
Les installations de tribofinition, qu'elles soient utilisées pour la rectification ou pour tout autre processus d'usinage, s'intègrent facilement dans des lignes de production complexes. Souvent, dans une ligne de production hautement automatisée, les pièces ne doivent être introduites qu'au début du processus via un système d'alimentation dans le complexe d'installations, qu'elles traversent ensuite entièrement sans intervention manuelle.
Pourquoi la rectification est-elle un processus préalable important pour la peinture ?
Pour obtenir des résultats optimaux lors de la peinture, de nombreuses surfaces doivent être rectifiées avant ce traitement, car la création d'une surface homogène et adhérente améliore considérablement l'adhérence des revêtements (peintures/laques). Des installations de tribofinition spécialement équipées peuvent traiter de manière reproductible et économique des pièces variées issues de la production en série, y compris des petites et très petites pièces.
Résultats possibles – que peut-on obtenir par la rectification des métaux ?
Selon le procédé, l'abrasif/le grain et l'étape d'usinage, la rectification permet d'obtenir des résultats de surface très différents. En principe, la rectification produit toujours une surface uniforme, dont la rugosité peut cependant varier fortement – de visiblement rugueuse à finement lisse.
Lors du dégrossissage, on obtient des surfaces nettement rugueuses avec une structure de rectification visible et des valeurs de rugosité moyenne (Ra) comprises entre environ 6 et 1 µm. Ces surfaces conviennent idéalement pour diverses étapes de traitement ultérieures.
En revanche, lors de la rectification fine, on obtient des résultats de surface nettement plus lisses. Les valeurs de rugosité se situent souvent entre Ra 1 et Ra 0,2 µm. La surface apparaît uniformément mate à légèrement brillante, et les stries de rectification sont à peine visibles.
Au stade le plus fin – la rectification de finition ou le polissage, offrant le meilleur résultat de rectification – on atteint des surfaces avec une très faible rugosité, inférieure à Ra 0,2 µm. De telles surfaces semblent optiquement lisses, voire brillantes, et peuvent idéalement servir de préparation pour le polissage à haute brillance.
Globalement, la rectification, et en particulier la rectification des métaux, offre une large gamme de résultats de surface possibles – de fonctionnellement rugueuse à décorativement lisse. Même les surfaces et zones finement rectifiées restent, d'un point de vue technique, légèrement rugueuses, sans particules de rectification gênantes, mais peuvent déjà être considérées comme « lisses » ou « finies » dans de nombreuses applications.
Que se passe-t-il lors de la rectification et de la tribofinition du bois et des matières plastiques ?
Lors de la rectification classique du bois, la surface est mécaniquement lissée à l'aide de papier abrasif sur les zones facilement accessibles. Les grains abrasifs aux arêtes vives éliminent les fines fibres de bois, suppriment les irrégularités et préparent le matériau pour les étapes de traitement ultérieures, telles que l'huilage, la teinture ou la peinture. Selon la granulométrie, on effectue un dégrossissage ou une finition fine.
La tribofinition du bois est une technique de traitement plutôt atypique, mais flexible. Elle est principalement utilisée pour les pièces sciées et tournées, en particulier celles présentant des contours complexes, issues de la fabrication de jouets ou de la lutherie. Les essences de bois dures conviennent bien. Comme le bois est un matériau tendre et sensible à l'humidité, des paramètres de processus adaptés sont nécessaires – par exemple, des procédés à sec avec aspiration des poussières et des corps abrasifs spéciaux, afin de réaliser des temps d'usinage courts. Des solutions d'usinage automatisées peuvent également être utilisées pour des petites pièces de forme complexe, jusqu'aux pièces de scierie délicates.
De nombreuses surfaces en matière plastique peuvent également être traitées par tribofinition. Ce procédé convient particulièrement pour l'ébavurage de pièces moulées par injection, l'élimination des lignes de joint de moule et les processus de lissage, offrant ainsi une préparation idéale pour la peinture. Une conduite douce du processus est ici déterminante : des corps abrasifs souples, une intensité de rectification adaptée et des temps de cycle courts permettent d'éviter d'endommager le matériau. Les matières plastiques adaptées sont principalement les plastiques stables dimensionnellement comme l'ABS, le POM ou le PA, ainsi que les matériaux renforcés de fibres de verre ou les pièces en plastique imprimées en 3D. Les pièces flexibles ou à parois minces nécessitent une attention particulière.
Tribofinition à sec en tant que procédé spécial
La tribofinition ne nécessite pas toujours de l'eau. Lorsque les propriétés du matériau l'exigent, par exemple pour le bois et, en partie, pour les matières plastiques, ou lorsque le traitement à sec est préférable pour des raisons d'élimination, on utilise des corps abrasifs et des techniques d'installation conçus pour la tribofinition à sec. Ce procédé est généralement moins agressif et produit un enlèvement de matière plus faible que les procédés par voie humide. La performance légèrement inférieure de la tribofinition à sec peut souvent être compensée par l'utilisation d'installations intensives telles que les installations de tribofinition par entraînement, les Surf-Finisher ou encore les installations à force centrifuge. Théoriquement, la tribofinition à sec est possible dans toute installation. Les procédés de tribofinition à sec sont également utilisés pour des composants de haute valeur dans les secteurs de l'aéronautique et des technologies médicales.
Corps abrasifs – l'élément clé du processus de tribofinition
En matière de rectification, et particulièrement de tribofinition, il ne s'agit pas seulement d'avoir des machines optimales. Le traitement des matériaux les plus divers ne peut être réalisé qu'avec des corps abrasifs parfaitement adaptés, ainsi que tous les autres éléments de processus nécessaires. En tant que leader du marché et de la technologie dans le domaine de la tribofinition, nous disposons de la plus large gamme de corps abrasifs au monde, développés et produits en interne. Dans nos Customer Experience Center, nous accompagnons les projets de nos clients grâce à notre expérience de longue date, en fournissant des conseils pratiques et un savoir-faire étendu, jusqu'à la livraison et la mise en service de l'installation.
Les corps abrasifs liés par résine synthétique, équipés de grains fins, sont souvent utilisés pour un usinage plus doux des pièces et remplissent les conditions préalables au polissage ultérieur, en particulier pour les pièces en aluminium. Les corps abrasifs céramiques, avec une pression d'application plus élevée, assurent une performance de rectification très intensive. Les pâtes de rectification par voie humide, disponibles en différentes granulométries, soutiennent les processus d'usinage, du dégrossissage au polissage fin. Combinés à nos compounds, également équipés de composants anti-corrosion spécifiques à l'application, notre offre de médias de traitement s'élève à plus de 15 000 produits différents, garantissant que tous les défis de processus et géométries de pièces peuvent être traités de manière optimale.