Types et classifications du traitement des métaux
Dans le domaine de la fabrication mécanique, le métal et le plastique sont les matériaux les plus couramment utilisés, et de nombreux composants mécaniques sont fabriqués par transformation des métaux.
Qu'est-ce que le traitement des métaux ?
Le terme « transformation des métaux » désigne l'ensemble des opérations de transformation et de traitement effectuées sur les métaux utilisés comme matières premières en vue de la fabrication de produits.
Le traitement des métaux peut être globalement divisé en deux catégories : le traitement des métaux pour la mise en forme et le traitement des métaux pour la modification des propriétés. Le premier consiste à créer des formes de produits en travaillant des matières premières telles que des plaques, des barres ou des métaux en fusion. Le second consiste à appliquer un traitement thermique ou chimique aux métaux afin d'accroître leur dureté ou d'améliorer leur résistance à la corrosion.
Transformation des métaux pour le façonnage
Les procédés de transformation des métaux peuvent être grossièrement divisés en quatre catégories.
1. Traitement mécanique
Le traitement mécanique comprend trois méthodes : la découpe, le meulage et le traitement spécial.
traitement de découpe
Il s'agit d'une méthode d'usinage qui utilise des outils de coupe pour façonner une pièce en enlevant les parties indésirables. La méthode la plus courante consiste à utiliser des machines telles que des tours, des fraiseuses, des centres d'usinage et des perceuses. Elle est largement utilisée pour la fabrication de divers produits, comme les pièces d'électroménager et les pièces automobiles.
traitement de broyage
Il s'agit d'un procédé d'usinage qui utilise une meule pour enlever les parties indésirables d'une pièce. La rectification est souvent employée lorsque des surfaces de précision sont requises, comme pour les pièces automobiles et les éléments coulissants de machines-outils.
Traitement spécial
Les procédés d'usinage mécanique qui ne relèvent ni de la découpe ni du meulage sont généralement classés comme usinages spéciaux. Ce type d'usinage englobe de nombreuses méthodes, parmi lesquelles l'usinage par électroérosion et le traitement laser sont les plus représentatifs.
L'usinage par électroérosion est souvent utilisé pour graver les cavités des moules, découper avec précision des plaques minces et des rainures de clavette, etc.
Le traitement laser est souvent utilisé pour la découpe précise de plaques minces, le perçage de micro-trous et d'autres applications.
2. Transformation des matières plastiques
Dans la transformation des matières plastiques, outre l'estampage et le forgeage, on trouve également le laminage.
Traitement d'estampage
Ce procédé de transformation consiste à presser un outil ou un moule avec une grande force sur une pièce de tôle pour la découper, ou à façonner la pièce selon la forme du moule. La transformation de la tôle est également classée dans la vaste catégorie des procédés d'emboutissage et est largement utilisée dans la fabrication des carrosseries de véhicules et des appareils électroménagers utilisant de la tôle.
Forgeage
Ce procédé de fabrication consiste à appliquer une force considérable sur la tête du marteau ou le moule pour presser ou marteler la pièce, lui donnant ainsi la forme du moule. Grâce à sa capacité à conférer aux pièces une grande résistance, il peut être utilisé pour la fabrication de pièces de moteurs et de produits devant résister à des contraintes importantes, tels que les clés.
Roulement
Ce procédé est appelé « roulage » car la pièce est formée par rotation ou laminage. Il est également couramment utilisé pour le filetage extérieur, etc. Les principaux produits obtenus sont les boulons et autres vis courants disponibles dans les magasins de bricolage.
3. Moulage
Ce procédé consiste à fondre le métal utilisé comme matière première dans un four, puis à couler le métal en fusion dans un moule comportant une cavité épousant la forme du produit. Le métal se solidifie ensuite dans la cavité du moule pour former le produit. Ce procédé est fréquemment utilisé pour la production en série de pièces aux formes complexes. Il permet de fabriquer des pièces de moteurs, des bâtis de machines-outils, des pièces de moteurs, etc.
4. Autres
La métallurgie des poudres et l'impression 3D métal sont des méthodes de traitement relativement nouvelles, capables de réaliser des formes et des géométries complexes qui ne peuvent être obtenues par les techniques traditionnelles.
Métallurgie des poudres
Ce procédé de fabrication consiste à presser la poudre métallique utilisée comme matière première dans un moule épousant la forme du produit, puis à la chauffer dans un four afin de lier les particules métalliques et ainsi obtenir le produit fini. Il est fréquemment employé pour la production d'engrenages permettant de réduire la force d'entraînement et de roulements spéciaux ne nécessitant aucune lubrification, entre autres.
Imprimante 3D métal
Ce procédé de fabrication, qui a suscité un vif intérêt ces dernières années, consiste à assembler par étapes les matériaux nécessaires à chaque composant du produit final. Bien que son développement soit encore relativement récent, il est déjà utilisé, entre autres, dans la fabrication d'aubes de moteurs à réaction et de pièces de freins pour voitures de luxe.
Procédés qui modifient les propriétés des métaux
Les principales méthodes de traitement permettant de modifier les propriétés des métaux comprennent le traitement thermique et le traitement de surface.
1. Traitement thermique
L'une des principales caractéristiques des métaux est que leur microstructure interne peut être modifiée et que diverses propriétés peuvent leur être acquises par traitement thermique. Parmi les traitements thermiques les plus connus figurent la trempe et le revenu. La cémentation est un type de trempe, un procédé qui augmente partiellement la dureté de l'acier en permettant au carbone de pénétrer sa surface. Ces procédés sont largement utilisés pour les produits en acier et en aluminium, notamment les pièces automobiles et aéronautiques.
2. Traitement de surface
Les procédés de traitement de surface représentatifs comprennent le revêtement et le traitement chimique de formation de film.
Revêtement
Il s'agit d'un procédé de traitement consistant à déposer des films métalliques sur la surface de métaux. Ce procédé permet d'obtenir diverses propriétés telles que la protection contre la rouille, l'amélioration esthétique et le durcissement de surface. Il est largement utilisé dans les articles ménagers, les pièces automobiles et d'autres domaines.
traitement de formation de film chimique
Contrairement au revêtement, ce procédé utilise des agents chimiques pour modifier les propriétés de la surface métallique, lui conférant ainsi certaines caractéristiques. Il est fréquemment employé dans des environnements d'utilisation difficiles pour des pièces automobiles ou d'engins de chantier nécessitant une protection contre la corrosion.
Résumé
Il existe différentes méthodes de transformation des métaux. Les principales comprennent l'usinage, la transformation des matières plastiques, la fonderie et d'autres procédés qui modifient la forme des métaux. Le traitement thermique ou de surface, ainsi que d'autres procédés modifiant les propriétés des métaux, peuvent également être choisis en fonction de leurs utilisations et objectifs.
