Des étapes innovantes dans les procédés d'usinage industriels
Dans la pratique de fabrication actuelle, les pièces doivent être transportées après un bref usinage jusqu'à la zone de trempage de surface, avant d'être nettoyées et d'être soumises à un traitement thermique. Elles sont ensuite déchargées, ramenées au point de départ et placées sur la ligne de production pour subir une finition de surface de précision finale. Lors de la rectification, les procédés thermomécaniques peuvent toutefois entraîner des changements indésirables des propriétés mécaniques obtenues grâce au traitement thermique. Des études expérimentales ont démontré que la chaleur générée au niveau de la zone de contact entre les meules traditionnelles et les pièces usinées pouvait être utilisée pour induire des transformations métallurgiques nécessaires pour durcir la surface du matériau. La surface de la pièce usinée est chauffée localement au-dessus de la température d'austénitisation et est ensuite trempée pour accroître la dureté de sa surface. Le durcissement final dépend dans une large mesure des propriétés du matériau et des spécifications de la meule, mais peut être contrôlé à l'aide des paramètres de rectification. Dans le cadre du projet européen ENGY, les chercheurs de l'université de Brême ont évalué toute une série de paramètres d'usinage pertinents afin de parvenir à une profondeur de pénétration de trempe uniforme de >0,5 mm. Outre la vitesse de coupe, la vitesse d'alimentation et la vitesse d'avance, les chercheurs ont examiné différentes méthodes d'application de lubrifiants réfrigérants afin d'identifier la stratégie d'usinage optimale. Des pièces usinées coniques de test ont par ailleurs été fabriquées, ce qui a permis d'accélérer considérablement la définition des paramètres d'usinage optima. Des études structurelles et des mesures de la dureté effectuées par le passé, de même que des analyses de la contrainte et de la fatigue résiduelle, ont démontré que le durcissement par rectification pourrait constituer une alternative rentable aux procédures traditionnelles de durcissement de la couche de surface. En plus d'offrir une précision élevée et des performances tout au long de la durée de vie, les outils de durcissement par rectification développés par les partenaires du projet ENGY pourraient raccourcir les chaînes de fabrication des composants en acier trempé.
