Aluminium – solutions de fraisage haute performance pour un matériau polyvalent

Léger, polyvalent, exigeant - l'aluminium requiert des outils haute performances, des processus stables et une coordination précise de tous les paramètres pour la production en série. Que ce soit dans l'automobile, le médical, la mécanique, l'ingénieurie des installations ou l'éléctronique, les alliages d'aluminium combinent légèreté et grande résistance à la corrosion et recyclabilité optimale. Malgré sa bonne aptitude générale à l'usinage, ce matériau pose souvent des défis aux utilisateurs. L'adhérence, la formation de bavures ou le "bird's nesting" peuvent nuire à la fiabilité du processus, en particulier lors du fraisage. Une coordination précise de la géométrie de l'outil, de la nuance, des paramètres de coupe et du réfroidissement est donc cruciale pour un usinage rentable. Avec son portefeuille d'outils, Paul Horn GmbH propose de nombreux systèmes permettant un usinage économique.

L’importance mondiale de l’aluminium se reflète dans les chiffres de production. Chaque année, plus de 60 millions de tonnes de ce métal léger sont produites dans le monde, l’Asie, et particulièrement la Chine, jouant un rôle prépondérant. L’aluminium est le troisième élément le plus abondant de la croûte terrestre, après l’oxygène et le silicium, mais il n’existe qu’à l’état lié. Il est extrait industriellement de la bauxite via le procédé Bayer et l’électrolyse en sels fondus. Les propriétés mécaniques peuvent être adaptées grâce à des éléments d’alliage spécifiques comme le silicium, le magnésium, le cuivre ou le zinc, ce qui influence directement le comportement à l’usinage.

Forte tendance à l’adhérence

Les propriétés spécifiques au matériau sont particulièrement visibles lors du fraisage de l’aluminium. Bien que sa faible dureté et son faible point de fusion permettent des vitesses de coupe élevées, elles entraînent également une tendance marquée à l’adhérence. Sans mesures adaptées, des bavures peuvent se former, impactant la qualité de surface et la durée de vie de l’outil. Les outils modernes pour le fraisage de l’aluminium se caractérisent donc par des arêtes de coupe tranchantes, des faces de coupe polies et des géométries de brise-copeaux spéciales favorisant l’évacuation régulière des copeaux. De plus, des revêtements à faible friction ou, selon l’application, des arêtes de coupe non revêtues sont utilisés pour maximiser le tranchant de l’outil.

HORN propose une gamme complète d’outils pour le fraisage de l’aluminium, allant des fraises monoblocs en carbure aux outils circulaires, ainsi qu’aux solutions PCD et MCD. Les outils à simple ou double tranchant avec de grandes poches à copeaux jouent un rôle clé, surtout lors de fraisages à forts taux d’enlèvement de matière. Ils permettent des avances et vitesses de coupe élevées sans gêner l’évacuation des copeaux. Les applications typiques incluent le fraisage de poches, le perçage en plongée et l’ébauche de composants en aluminium à hautes vitesses d’enlèvement.

Diamant polycristallin

Les outils à plaquettes diamantées sont principalement utilisés pour des tâches exigeantes et une longue durée de vie. Grâce à sa grande résistance à l’usure et sa faible tendance à l’adhérence, le diamant polycristallin est idéal pour le fraisage des alliages d’aluminium, notamment en production de grande série. Les arêtes tranchantes garantissent une haute qualité de surface et des processus stables, même avec des paramètres de coupe élevés. Outre le tournage conventionnel, le PCD s’est ainsi particulièrement imposé dans le fraisage, par exemple pour le fraisage en face de composants structurels ou le fraisage de contours de géométries complexes.

Ces dernières années, HORN a élargi son portefeuille PCD et propose désormais non seulement des plaquettes indexables PCD mais aussi des outils monoblocs en carbure massif, spécialement conçus pour l’usinage haute performance. Présentés pour la première fois dans une gamme standardisée en 2024, ces outils couvrent de nombreuses applications, pas seulement pour l’aluminium mais aussi pour d’autres matériaux non ferreux. Le système garantit rigidité élevée et excellente concentricité, se traduisant directement par la qualité de surface et la stabilité du processus.

Nouveau potentiel en usinage haute performance

Exemple de ce potentiel : le système à tête interchangeable DG avec arêtes PCD, basé sur un système carbure existant et étendu aux arêtes diamantées. Grâce à sa conception modulaire, différentes options de queue en acier ou en carbure sont disponibles, rendant le système adapté aux applications avec grands porte-à-faux. Autre point fort : un système de fraisage en face offrant une précision de concentricité et un faible faux-rond axial. La rigidité permet des valeurs de coupe poussant même les machines de fraisage haute performance à leurs limites, ouvrant de nouvelles perspectives.

Pour les applications nécessitant une qualité de surface très polie, comme dans la fabrication d’outils et de moules, le diamant monocristallin est employé. Ce matériau de coupe permet d’obtenir une surface fraisée sans polissage ultérieur, ce qui gagne du temps et augmente la reproductibilité de la qualité des composants. La fiabilité du processus est un avantage clé, notamment pour des pièces destinées à être revêtues ou chromées ensuite.

Qualité constante sur la durée

L’usage croissant de composants en aluminium, par exemple via de nouvelles technologies comme le gigacasting dans l’automobile, souligne l’importance d’outils de fraisage haute performance. L’évolution des matériaux impose également de nouvelles exigences en termes de flexibilité et de précision. Les outils modernes doivent donc non seulement permettre des taux d’enlèvement élevés, mais aussi garantir une qualité constante sur une longue durée de vie. Grâce à des concepts d’outils coordonnés, des nuances innovantes et des géométries adaptées aux applications, ces exigences peuvent être satisfaites et l’usinage économique de l’aluminium optimisé de manière durable.