Différents types d'usinage du SiC

Le carbure de silicium (SiC) est un matériau extrêmement précieux dans l'industrie. Ses avantages sont la solidité, la résistance à l'usure et la stabilité chimique, mais son extrême dureté et sa fragilité en font un matériau difficile à travailler.

Cet article résume les études menées sur le matériau FRCMCs-SiC avec différentes fractions et diverses technologies de traitement conventionnelles et non conventionnelles afin d'étudier son usinabilité, ainsi que les méthodes permettant d'améliorer son efficacité d'usinage.

Usinage à grande vitesse

L'usinage à grande vitesse (UGV) est une forme d'usinage sic de plus en plus populaire qui améliore la productivité. Il offre plusieurs avantages par rapport aux méthodes conventionnelles, notamment des temps de cycle plus courts et des coûts moindres lors de la production de pièces complexes, une qualité de surface supérieure, ainsi que des temps de cycle plus rapides et des coûts réduits dans l'ensemble. Malheureusement, l'UGV nécessite des outils et des conceptions de machines spécifiques pour obtenir des résultats optimaux, qui peuvent varier d'un atelier à l'autre. Il est toujours judicieux de consulter un professionnel pour obtenir des résultats optimaux avec l'UGV.

Les techniques d'usinage à grande vitesse comprennent le calcul de la charge de copeaux, l'ajustement de l'amincissement radial des copeaux et l'utilisation de stratégies de fraisage innovantes telles que le fraisage en peigne. Ces stratégies visent à maximiser la productivité tout en maintenant la stabilité de l'outil de coupe ; en outre, un système de refroidissement efficace devrait contribuer à maintenir la chaleur à distance et à lubrifier efficacement les zones de coupe.

Les machinistes doivent utiliser une méthode de serrage optimale lors de l'usinage à grande vitesse afin d'éviter les vibrations et le broutage qui pourraient compromettre la qualité de la surface et donner lieu à des surfaces irrégulières. Un bon serrage garantit des surfaces de qualité.

Choisissez l'outil approprié pour chaque travail afin de garantir un résultat positif, car le choix d'un outil inapproprié peut endommager à la fois l'outil et la pièce à usiner. Tenez compte de la géométrie de l'outil et de la composition de la pièce : certains métaux, comme le carbure de silicium massif, peuvent être suffisamment durs et cassants pour rendre les opérations d'usinage difficiles.

Usinage de haute précision

L'usinage de haute précision est un processus de fabrication intégral pour les machines, les équipements et les pièces complexes. Ce processus nécessite de suivre des plans créés à l'aide de programmes de conception assistée par ordinateur (CAO) et de fabrication assistée par ordinateur (FAO). Les procédés soustractifs enlèvent l'excès de matière des pièces à usiner pour produire les formes et les dimensions souhaitées à l'aide d'outils de haute qualité dans une atmosphère de fabrication contrôlée - une tâche complexe qui exige souvent des tolérances serrées sur de nombreuses dimensions telles que le diamètre des trous, la perpendicularité, le parallélisme de la cylindricité, le parallélisme de la planéité pour l'achèvement.

Gemsons Precision Engineering Private Limited est spécialisée dans l'usinage de haute précision. Son équipe travaille en étroite collaboration avec les clients pour comprendre leurs exigences individuelles et produire des composants qui les dépassent. Afin de garantir la conformité aux normes internationales, Gemsons utilise des outils de métrologie avancés et procède à des inspections approfondies pour s'assurer que le produit final répond aux attentes.

Des études sur l'usinabilité des composites SiCp/Al ont été largement entreprises. Le plus souvent, ces études révèlent que l'usinabilité dépend de la densité et de la distance d'éloignement de la buse, avec une augmentation du taux lorsque la densité diminue. En outre, les particules de renforcement dures peuvent réduire l'efficacité de l'usinage par l'usure de l'outil ou entraîner une réduction de la productivité.

Usinage électrochimique

L'usinage électrochimique est une méthode de production innovante qui présente plusieurs avantages par rapport aux outils mécaniques traditionnels, notamment des surfaces lisses, la production de trous avec des rapports d'aspect élevés et des formes complexes dans les métaux durs, ainsi que le choix idéal pour les dispositifs médicaux, les composants automobiles et les produits de l'industrie de l'énergie.

La technologie ECM utilise la dissolution contrôlée pour éliminer le métal atome par atome. Un courant passant entre les électrodes de l'outil et de la pièce ionise ces atomes de métal et les dissout, produisant une surface lisse exempte de bavures. Cette technique convient à de nombreux matériaux conducteurs, notamment les aluminures de titane, l'Inconel, le Waspaloy et les alliages à forte teneur en nickel, en cobalt et en rhénium.

La technologie PAJECM excelle dans la découpe de matériaux durs et difficiles à découper, tels que le carbure revêtu de TiAlN et les alliages composites SiCp/Al. En outre, elle est idéale pour les caractéristiques complexes telles que les cavités internes et les filets ; une recherche récente a examiné ses effets sur la concentration de poudre, la durée de l'impulsion, le courant de pointe et la tension d'alimentation en tant que facteurs d'usinabilité lorsqu'elle est utilisée pour les processus d'usinage PAJECM et ECM assisté par abrasif dans les alliages composites SiCp/Al.

Cette étude a utilisé COMSOL Multiphysics pour modéliser les processus d'usinage électrochimique, y compris leurs effets sur l'enlèvement de matière et l'état de surface. Les résultats de la simulation ont ensuite été vérifiés à l'aide de données expérimentales. Les chercheurs ont découvert qu'une durée d'impulsion et un courant de pointe plus élevés correspondaient à des taux d'enlèvement de matière plus importants, tandis qu'une concentration de poudre plus faible entraînait des états de surface plus importants.

Usinage par ultrasons

L'usinage par ultrasons (USM) est une méthode d'usinage non conventionnelle qui utilise des vibrations à haute fréquence pour enlever de la matière d'une pièce. L'USM est particulièrement utile pour les matériaux durs et cassants comme le verre et les céramiques avancées, qui sont difficiles à usiner avec les méthodes traditionnelles ; en outre, l'USM produit également des finitions de meilleure qualité que les processus conventionnels.

Un outil vibrant en acier doux ou en nickel, enrobé d'une suspension de particules abrasives, vibre pour “marteler” la matière de la pièce à usiner. Comme ce procédé ne génère pas de chaleur ni de dommages thermiques à la pièce, il constitue une alternative efficace et sûre aux procédés d'usinage conventionnels.

Cette méthode est idéale pour travailler avec des matériaux fragiles comme le verre et les céramiques de pointe sans créer de dommages thermiques ou de contraintes résiduelles. Elle est également parfaite pour les céramiques semi-conductrices et les composants MEMS. En outre, cette méthode d'usinage permet de créer des formes variées dans ces matériaux durs complexes, telles que des thru-vias avec un rapport d'aspect de 60:1.

Ce processus d'usinage est extrêmement rapide et offre des finitions précises et reproductibles avec des temps de perçage courts. Cette technique permet de réaliser plusieurs trous par passage - ce qui est parfait pour les composants comportant de nombreux trous à percer - ainsi que des formes complexes dans le verre et les matériaux céramiques avancés tels que les isolateurs multicouches ou les substrats optiques.