Un aperçu de la découpe chimique

CM : Que peut-on produire avec le processus de découpe chimique ?

Hollis : La découpe chimique permet de fabriquer des pièces métalliques de précision sans bavure et sans contrainte avec des géométries complexes, tout en conservant la souplesse nécessaire pour apporter des modifications de dernière minute à la conception et produire rapidement en série plusieurs prototypes différents.

Outre la rapidité de production, la découpe chimique est souvent l'option la plus économique pour produire des pièces sur mesure selon des conceptions complexes et des tolérances strictes car, contrairement à d'autres procédés, le coût n'augmente pas avec la complexité de la conception.

Enfin, l'utilisation d'outils photographiques peu coûteux et facilement réutilisables permet d'effectuer des essais par tâtonnements à moindre coût sur les configurations de conception.

Parmi les composants couramment produits par photodécoupe figurent les grilles d'admission d'air légères des hélicoptères et les plaques de transfert de chaleur utilisées dans les déshumidificateurs et les moteurs d'avion.

CM : Quels sont les métaux qui peuvent être découpés ?

Hollis : Pratiquement tous les métaux peuvent être découpés chimiquement, mais comme pour la plupart des procédés d'usinage des métaux, certains sont plus faciles à découper que d'autres.

CM : Comment faites-vous pour découper le titane ?

Hollis : Le titane est léger, solide et présente une excellente résistance à la fatigue. Ces propriétés favorables s'avèrent toutefois problématiques lors de l'usinage.

La résistance élevée du titane, sa faible conductivité thermique et sa réactivité chimique avec les matériaux d'outillage traditionnels (à des températures élevées) réduisent considérablement la durée de vie de l'outil lors de l'usinage. Son module de Young [rigidité] relativement faible entraîne un retour élastique et un broutage, ce qui se traduit par une mauvaise qualité de la surface du produit fini. En outre, lors du tournage et du perçage, il y a une production de longs copeaux continus ce qui risque d'entraîner un enchevêtrement avec l'outil de coupe, rendant l'usinage automatisé difficile.

L'utilisation de la découpe chimique permet de résoudre bon nombre de ces problèmes, mais même la découpe du titane est difficile, car le métal forme une couche protectrice oxydée lorsqu'il est exposé à l'air. Il ne peut donc pas être découpé avec les produits chimiques de découpe standard.

CM : Est-il difficile de découper l'aluminium ?

Hollis : L'aluminium présente un grand nombre des mêmes caractéristiques que le titane, notamment son rapport résistance/poids élevé et sa résistance naturelle à la corrosion. Mais alors que le titane est plus solide et plus résistant à la corrosion que l'aluminium, ce dernier a une meilleure limite de fatigue, ce qui le rend parfaitement adapté aux applications aérospatiales où les limites de fatigue doivent être élevées.

L'usinage conventionnel de l'aluminium pose un certain nombre de problèmes, dont le plus important est l'arête rapportée, qui consiste essentiellement à souder le matériau de la pièce à l'arête de l'outil. Ce phénomène entraîne une perte de la géométrie effective de l'outil, ce qui provoque une augmentation des efforts de coupe et des problèmes de qualité tels que des rayures sur la surface et une finition trouble.

L'aluminium est également difficile à photodécouper efficacement car l'énergie thermique qu'il dégage pendant la découpe donne souvent un bord rugueux et granuleux.

CM : Est-il plus facile de découper sur acier et sur acier inoxydable ?

Hollis : Si l'acier inoxydable, le cuivre et le nickel sont moins difficiles à photodécouper, ils exigent néanmoins de l'expérience et des investissements importants dans les technologies de traitement afin d'optimiser les résultats.

En raison de sa polyvalence, l'acier inoxydable est utilisé dans de nombreuses applications et dans de nombreux secteurs industriels. C'est un métal privilégié dans de nombreux cas en raison de ses propriétés de résistance à la corrosion et de ses différentes qualités polyvalentes.

La photodécoupe sur acier inoxydable est courante dans la production de toiles métalliques, de filtres et de tamis, de ressorts de flexion pour les systèmes de freinage ABS, de biocapteurs médicaux, de systèmes d'injection de carburant et de plaques bipolaires pour les échangeurs de chaleur liquide-liquide ou liquide-gaz.

CM : Comment faites-vous pour découper le cuivre et les alliages de cuivre ?

Hollis : En tant que métal relativement mou qui présente une conductivité thermique et électrique élevée, le cuivre se découpe rapidement avec les produits chimiques de découpe standard. De plus, contrairement aux procédés d'usinage par contact qui peuvent déformer le cuivre et altérer ses propriétés, la découpe n'exerce aucune contrainte sur le matériau.

Le cuivre et ses alliages sont très durables, ductiles et malléables, ce qui signifie qu'ils sont bien adaptés au formage et au placage après découpe. Les contacts électriques, les broches, les bornes, les joints EMI, le blindage, les grilles de connexion et les connecteurs sont des éléments couramment découpés dans le cuivre.

CM : Qu'en est-il du nickel et des alliages de nickel ?

Hollis : La résistance élevée du nickel à la chaleur et à la corrosion en fait un choix populaire pour une variété de pièces et de composants. Il est également couramment utilisé comme revêtement extérieur protecteur pour les métaux plus tendres. Très peu d'objets sont fabriqués en nickel pur, mais il est utilisé comme stabilisateur. La photodécoupe des métaux revêtus de nickel est possible, tout comme le nickel pur et les alliages de nickel.

Il est même possible de photodécouper de l'INCONEL®, un super-alliage haute température à base de nickel qui présente une excellente résistance à la corrosion, à la pression et à l'oxydation, ainsi qu'une résistance supérieure à la chaleur.

Article publié pour la première fois dans Canadian Metalworking, janvier 2020