L'enfonçage, une technologie disruptive

Qui s'est développée il y a déjà fort longtemps!

La technologie d’enfonçage, comme la majorité des innovations (disruptives) est arrivée de manière fortuite. Le fonctionnement aura été tout d’abord illustré en premier par M. Priestley, un savant Anglais qui constate l’effet érosif des décharges électriques.

Presque 200 ans plus tard, vers 1940, deux savants russes BR et NI Lazarenko effectueront des recherches pour éliminer l’érosion des contacts électriques en tungstène liée aux étincelles. Ce fut un échec, mais ces recherches leur donne alors une idée; exploiter l’effet destructeur des décharges pour développer un procédé contrôlé d’usinage des métaux. Le principe de l’érosion nait alors, au départ dans le but de travailler des matériaux difficiles à usiner, comme le tungstène, sujet principal de leurs études initiales.

Ils finalisent en 1943 un procédé dans lequel une succession d’étincelles s’opére entre 2 conducteurs. Ces conducteurs sont immergés dans un liquide, le diélectrique. Cela provoque alors l’érosion de ces derniers, appelé L’EDM (Electrical Discharge Machining). Le procédé est repris dés 1954, par la société AGIE puis la société CHARMILLEs pour la fabrication de machine d’usinage par électrodes massive par enfonçage, appelé Die Sinking EDM
AGIE prolonge ces développements, et propose alors dés 1969 la première machine d’usinage par fil, sur le principe du fil à découper le beurre. La technique d’électro-érosion au fil voit alors le jour, appelé également Wire Electrical Machining.

Quel est l'intérêt de l'érosion?

Que ce soit par découpe fil ou par enfonçage

Bien que l’érosion ne soit pas la technique d’usinage la plus rapide (entre 0,2 et 10mm par minute), elle présente tout de même des avantages non négligeables;
Que ce soit pour la réalisation de formes (via l’enfonçage) , ou pour du détourage (via la découpe fil) l’érosion est utilisée dans de très nombreux domaines, car elle offre une excellente précision et un très bon état de surface. Il est très aisé d’atteindre une plage de tolérances très serrée autour de la cote nominale souhaitée (5µm).

De plus, cette technologie présente l’avantage de pouvoir très facilement travailler les matériaux durs, très difficilement usinage dans les autres technologies. C’est le cas notamment des métaux durs ou trempés, du carbure, etc.

Enfin, l’approche érosion permet d’éviter les problématiques de bridage (la pièce n’entre jamais en contact avec « l’outil ») et de déformation, tout en offrant des possibilités très étendue d’usinage de forme (trous carrés, en hélice, etc.)

L’approche érosion est donc très appréciée lorsqu’il est question de réaliser des pièces très dures, dans des géométries complexes, et avec une excellente précision. Ce n’est donc pas un hasard si ce procédé d’usinage est favorisée dans les domaines exigeants, comme l’aéronautique, la défense, et le domaine de l’Energie (Nucléaire notamment).

Il faut cependant noter que l’enlèvement ou la découpe de matière est lente, que la consommation électrique est élevée, et que l’électrode aura une usure particulièrement rapide qui augmentera les coûts de fonctionnement de cette technologie. Celle-ci est donc plutôt utilisée pour des pièces à moyenne ou forte valeur ajoutée.

Qu'est ce que l'électroérosion par enfonçage

Egalement appelé "Die Sinking EDM (Electrical Discharge Machining)"

Dans l’enfonçage, également appelé « Die Sinking EDM », il est fréquent de réaliser des pièces à géométrie complexe en 3D. Cette approche offre un bon état de surface, qui peut être plus ou moins granité (cet aspect est souvent appréciée dans l’injection plastique) et offre des précisions excellentes.

La pièce a usiner est immergée dans un liquide isolant, et une électrode (généralement en forme) est approchée. Les deux sont bien entendu connectées à une alimentation électrique qui génère un potentiel électrique et amène un étincelage entre les deux « parties ». Ces étincelles viennent éroder et grignoter la matière.

Pour usiner via enfonçage, et à l’instar de la découpe fil ou un fil standard est utilisé, il faut dans cette approche réaliser une ou plusieurs électrodes. Celles-ci doivent être le négatif de la forme à usiner. On parle alors de forme complémentaires. Ces électrodes sont réalisées en cuivre ou en graphite.

 

Erosion dans un moule d'injection plastique (Die Sinking EDM)

Qu'est ce que l'électroérosion par découpe fil

Egalement appelé "Wire Electrical (Discharge) Machining - WEDM"

Dans l’érosion par découpe fil (WEDM) sert principalement pour découper des plaques allant jusqu’à 300mm d’épaisseur dans des matériaux durs. Les pièces réalisées servent généralement pour fabriquer des poinçons, matrices, et autres outils. En fonction des capacités de la machine, il est possible d’ajouter un angle sur la découpe pour réaliser des formes coniques et transitionnelles (par exemple une base carrée qui termine en cône).

Un fil métallique la plupart du temps en laiton est introduit dans la pièce à usiner (on réaliser généralement un perçage en amont). La pièce est immergée dans un réservoir de fluide diélectrique (de l’eau dés-ionisée). Les deux sont bien entendu connectées à une alimentation électrique qui génère un potentiel électrique et amène un étincelage entre les deux « parties ». Ces étincelles viennent éroder et grignoter la matière. A l’instar de l’enfonçage, le fil guidé et tendu est renouvelé en permanence (bobinage) tandis que la pièce reste fixe, et se creuse petit à petit d’un sillon.

Diffuseurs thermiques réalisés en découpe fil

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