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Le blog de la revue Le Décolletage et industrie

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Usinage et aéronautique : pourquoi passer à l'arrosage haute pression

Publié par Jérôme Meyrand sur 12 Février 2013, 14:23pm

SANDVIK230D

CoroTurnHP, un système d’arrosage haute pression novateur qui fonctionne avec

Coromant Capto. Il permet d’exploiter tout le potentiel de l’arrosage.

 

Augmenter la durée de vie des outils et usiner sans surveillance : le passage à l’arrosage haute pression dans le tournage de pièces pour l’aéronautique offrira de vrais gains de productivité. Pour cela Sandvik Coromant dispose de son système CoroturnHP.

Les avantages que l’arrosage haute pression peut apporter aux opérations de tournage ne font aucun doute : contrôle des copeaux nettement amélioré, usinage sans surveillance, vitesse plus élevée et durée de vie des outils prolongée, même dans le tournage ébauche ou finition de matières aéronautiques difficiles comme le titane et les superalliages réfractaires.

 

L’arrosage conventionnel, même abondant, de la zone de coupe ne suffit plus pour obtenir des performances élevées dans le tournage des matières difficiles à usiner utilisées dans l’aéronautique.

 

Des températures en coupe pouvant atteindre 1 000°C sont courantes dans ces matières en raison de leur grande résistance et de leur faible conductivité thermique. La chaleur est très concentrée. En cause : un fort cisaillement des copeaux, la faible longueur de contact entre le copeau et la face de coupe de la plaquette ne fait généralement que la moitié de celle des aciers.

 

Avec l’arrosage sous une pression conventionnelle, le liquide de coupe s’évapore instantanément. Il se crée une zone de vapeur sous pression empêchant le refroidissement de l’arête de coupe.

 

Pour plus d’efficacité, il faut que le jet de liquide de coupe soit dirigé avec précision. Lorsqu’il est produit sous la forme d’un flux laminaire, il permet de réduire la longueur du contact entre le copeau et la face de coupe. De cette manière, le liquide agit sur la production et la distribution de la chaleur, la formation et fragmentation des copeaux, et sur l’usure de l’outil.

 

La plupart des ateliers disposent déjà de la base nécessaire pour l’arrosage haute pression. En effet, les machines-outils CNC modernes offrent des pressions d’arrosage d’au moins 70bars en standard ou en option. Et beaucoup disposent de systèmes d’attachement adaptés.

 

Il est généralement plus avantageux d’avoir un usinage continu plutôt qu’un usinage à grande vitesse mais avec de nombreux arrêts. Cela contribue à la rentabilité de l’investissement.

 

Un système d’arrosage haute pression peut être amorti en quelques mois s’il est exploité correctement.

Les meilleurs systèmes permettent de contrôler la pression d’arrosage, le débit et la taille des buses, de la pompe jusqu’à l’outil. Le principe repose sur la réduction du diamètre des buses pour augmenter la vélocité du liquide.

 

Dans le tournage des matières aéronautiques, la taille de buses d’arrosage recommandée pour obtenir un jet de liquide de coupe à grande pression avec un flux laminaire est de 1 mm de diamètre. Le débit du liquide de coupe doit être d’au moins 20litres par minute.

 

Une pression de 70 ou 80bars est le minimum nécessaire pour obtenir des performances optimales.

Pour utiliser l’arrosage haute pression correctement dans les opérations de tournage extérieur ou intérieur, il faut utiliser un système comme CoroTurnHP de Sandvik Coromant, un dispositif novateur qui peut être combiné avec l’attachement Coromant Capto.

 

CoroTurnHP possède des buses fixes qui orientent l’arrosage avec précision là où il est le plus utile.

Aucun réglage manuel n’est nécessaire. Le jet agit entre la face de la plaquette et le copeau à la manière d’un coin hydraulique qui soulève le copeau, réduit la température et favorise l’enroulement du copeau et sa fragmentation.

 

Les porte-outils CoroTurnHP sont équipés de deux ou trois buses positionnées et orientées en fonction du type d’outil et de l’application. La précision et les propriétés des jets produits par ces buses font la différence. Ils visent la bonne zone avec le bon angle et ne demandent aucun réglage ni essais préalables.

 

CoroTurnHP convient aux centres de tournage, aux machines multifonctions et aux tours verticaux. De nouvelles unités de coupe ont récemment été introduites dans ce système. Les derniers porte-outils CoroTurnHP complètent la gamme des outils avec arrosage haute pression pour plaquettes négatives.

 

Les caractéristiques géométriques de nombreuses pièces de moteurs d’avions telles que les disques de turbines, les disques et carters de soufflantes, les spools et les arbres présentent des difficultés d’accessibilité pour les opérations de tournage extérieur et intérieur. C’est ce qui a motivé la création du concept CoroTurnSL70 pour les gorges, les poches et le profilage avec arrosage haute pression.

 

Ce système possède un adaptateur modulaire avec une interface striée ovale pouvant recevoir des lames porte-plaquette. L’ensemble offre une grande stabilité, une précision élevée et une très bonne accessibilité.

 

La gamme des lames combinée aux adaptateurs Coromant Capto autorise différents angles et plusieurs longueurs de porte-à-faux. Les utilisateurs peuvent assembler des outils optimaux à partir d’un nombre restreint d’éléments standard.

 

Les pièces aéronautiques comme les disques de turbines sont généralement faites dans des matières telles que l’Inconel718, le Waspalloy ou l’Udimet720. Elles comportent des poches profilées qui demandent des dégagements variables. En raison des propriétés de ces matières, des contraintes d’accessibilité et des besoins de la productivité, les plaquettes rondes sont souvent la meilleure solution.

 

L’utilisation de l’arrosage haute pression est essentielle pour résoudre les problèmes d’enroulement des copeaux. Surtout dans les opérations de profilage et de plongée dans les angles.

 

Les plaquettes RCMT et les nuances CoroCut de Sandvik Coromant sont disponibles en standard pour l’arrosage haute pression. Les lames CoroTurnSL70 sont conçues pour les opérations de profilage et d’usinage de poches.

 

Chez un client de Sandvik Coromant, l’utilisation de l’arrosage haute pression et du système CoroTurnSL70 avec une plaquette dans la nuance H13A a permis d’améliorer considérablement le débit et le contrôle des copeaux. Le temps de cycle est passé de 184 à 128minutes pour l’usinage d’un disque de compresseur haute pression de second étage de moteur d’avion en titane. La productivité a gagné 42 %, soit une économie de 1 523 heures de production annuellement.

 

Le tournage intérieur pose des problèmes particuliers en termes d’application optimale de l’arrosage pour produire les bons copeaux et les évacuer en toute sécurité et avec efficacité. Pour ces opérations, les barres CoroTurnSL32 et 40 (cylindriques) avec interface striée pour les têtes de coupe facilitent l’utilisation de l’arrosage haute pression.

 

En outre, la technologie antivibratoire SilentTools apporte un surcroît de fiabilité lorsque le porte-à-faux dépasse 10xD (des barres renforcées au carbure permettent d’atteindre 14xD).

 

La grande sécurité apportée par cette combinaison permet d’obtenir des états de surface optimaux et des tolérances précises. De plus, elle autorise des avances plus élevées avec un moins grand nombre de passes et des débits copeaux supérieurs.

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