Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

La métallurgie des poudres FRITTAGE Le principe de base: Elaborée au début du s

La métallurgie des poudres FRITTAGE Le principe de base: Elaborée au début du siècle, la métallurgie des poudres se décompose en deux étapes: le pressage ou la compaction des poudres, puis le frittage ou une consolidation à haute température. La poudre de base est d'abord mélangée avec des poudres d'alliages (et un lubrifiant). La mise en forme à froid est effectuée par une presse de 100 à 10000 tonnes suivant la pièce finale. Par ce système, on obtient directement une pièce formée sans usinage. Le frittage ou la consolidation est réalisé dans un four à une température proche de la fusion du métal. Il est souvent réalisé sous vide ou sous atmosphère protectrice pour éviter l'oxydation par l'oxygène de l'air. Il existe également une méthode de frittage par laser (prototypage rapide). Dans ce cas, on applique sur une surface plate une mince couche de poudre de métal mélangée à un liant. Les lasers, dont la précision n'est plus à démontrer délimitent la pièce et solidifient la poudre. Une autre couche de poudre est ensuite appliquée jusqu'à l'obtention de la pièce finale. Cette technique permet notamment de former des cavités avec une bonne précision. Au final, la pièce est "agitée" pour éliminer les poudres non agglomérées. Il faut tenir compte également de la porosité résiduelle, de l'ordre de 5 à 10% en fonction des alliages utilisés. Cette porosité est parfois volontaire notamment pour la fabrication de philtres, mais éliminée au maximum dans certaines productions nécessitant un matériaux dur. (carbure de tungstène). Avantages de cette technique : - Ce procédé de mise en forme des matériaux limite le nombre d'étape pour la production de produits finis usinés. La diminution des étapes a un impact direct sur les coûts de production. - Le procédé permet la réalisation de pièces à partir de métaux dont les méthodes classiques de fusion sont impossibles a adaptées. Par exemple: le tungstène pour les filaments de lampe à incandescence ou encore des compositions de métal et de céramique pour les plaquettes de freins d'avions. - Grâce à l'adjonction de polymères, il est possible d'utiliser directement le principe de l'injection plastique. FRITTAGE autrement dit: Le frittage est un procédé qui permet de réaliser des pièces mécaniques ou d'autres objets à partir de poudres plus ou moins fines. Dans un premier temps, ces poudres sont agglomérées par divers procédés pour constituer une préforme, laquelle est ensuite chauffée pour acquérir une certaine cohésion. Le frittage peut être réalisé avec ou sans liant, sur des matériaux très divers. Celles-ci sont fortement comprimées et mises en forme dans une matrice, sous l'action d'un ou de plusieurs poinçons. Les pressions atteignent communément plusieurs milliers de bars. Après démoulage, on obtient des préformes plus ou moins fragiles qui sont ensuite chauffées sous vide ou dans une atmosphère contrôlée, à une température inférieurs à la température de fusion de l'élément principal. C'est la phase de frittage proprement dite. Sous l'effet de la chaleur, les matériaux diffusent les uns dans les autres et les grains de poudre se lient de façon relativement solide, suffisamment en tous cas pour que l'on puisse obtenir des composants mécaniques utilisables. Après le frittage, les dimensions des pièces se trouvent notablement réduites. Les cotes des préformes, et donc des matrices, doivent donc tenir compte de cette contraction. En principe, les pièces frittées sont utilisées telles quelles car elles sont relativement précises. Pour augmenter leur précision, on peut faire suivre le frittage d'un calibrage à froid, suivi dans de rares cas d'un second frittage pour améliorer les qualités mécaniques. L'outillage requis pour une fabrication par frittage est très onéreux, on ne peut l'amortir que par la production de pièces en très grandes séries et utilisées autant que faire se peut à l'état brut. La précision dimensionnelle est approximativement la même que pour les pièces usinées (dans le sens perpendiculaire à celui de la compression, la précision est souvent meilleure). On peut obtenir par frittage des alliages ou pseudo-alliages impossibles à fabriquer autrement. Par exemple, il n'existe aucun alliage fer-zinc pour la bonne raison que la température d'ébullition du zinc est de très loin inférieure à la température de fusion du fer. Les formes que l'on peut obtenir sont étroitement liées à la manière dont les poudres peuvent remplir les vides du moule (la matrice) et aux possibilités de démoulage. Les parties directement éjectées par les poinçons ne nécessitent aucune dépouille, sur les autres parties on utilise généralement une dépouille de 7°. Frittage sans liant Il concerne essentiellement les poudres métalliques. Le frittage sans liant laisse des pièces poreuses, les vides pouvant atteindre 10 à 30 % du volume total. Leur répartition n'est pas uniforme, à cause entre autres de l'« effet silo » (quand on remplit progressivement de produits en grains ou en poudre un silo cylindrique, la pression qui s'exerce sur le fond croît de moins en moins vite et se stabilise à une valeur limite lorsque la colonne stockée atteint une certaine hauteur, à cause des frottements sur les parois). Cette porosité peut être considérée comme un inconvénient, en particulier parce que les gaz emprisonnés peuvent faciliter la corrosion interne. En revanche, on peut la mettre à profit pour imprégner les pièces frittées de produits lubrifiants et fabriquer ainsi des coussinets autolubrifiants ou des plaques de guidage. Voir : Matériaux utilisables pour le frottement. En frittant non plus des poudres fines, mais des petites billes calibrées, on fabrique des filtres ou des silencieux pour l'échappement de l'air des vérins pneumatiques. Frittage avec liant Les mélanges d'oxydes qui servent à fabriquer les éléments de ferrite utilisés dans les circuits électriques comme noyaux des bobines d'induction sont frittés sous très forte pression, comme les pièces métalliques, mais avec un liant. On utilise à cet effet divers polymères qui sont consumés ou évaporés pendant la cuisson. Les carbures de tungstène que l'on trouve dans les plaquettes destinées à la coupe des métaux sont frittés avec un liant métallique qui augmente la solidité et diminue les porosités. En l'occurrence, il s'agit ici de cobalt. Frittage pour le prototypage rapide l’idée de base de l’outillage rapide est de ne plus réaliser une empreinte en partant d’un bloc et en procédant classiquement par enlèvement de matière, mais au contraire de construire l’empreinte par ajouts successifs de matière, couche par couche. cette méthode permet de réduire considérablement les temps de fabrication et de développement de nouveaux produits. plusieurs technologies sont désormais disponibles sur le marché, mais la technologie de frittage laser de poudre, choisie par le pep, semble être la technologie la plus répandue et la plus complète. Exemples d'applications Pour les applications dans le domaine du frottement et de l'usure, voir aussi l'article détaillé Applications de la tribologie. pièces de frottement : bronze, fer, graphite, filtres : bronze, titane, acier inoxydable, nickel, aimants permanents : associations en proportions variables de fer + cobalt + nickel + titane + aluminium, contacts électriques : tungstène + cuivre ou argent, noyaux de ferrite : divers oxydes métalliques, grains et bagues d'étanchéité : graphite + argile, carbure de tungstène + cobalt, diverses céramiques, plaquettes de coupes : carbures métalliques (W, Ti, ...) avec cobalt, céramiques diverses, plaquettes de frein : bronze + graphite, fer + graphite, balais de moteurs électriques : graphite + argile + éventuellement éléments abrasifs pour éviter l'usure adhésive. réalisation de maquettes et de prototypes (utilisation de poudre polyamide chargée en billes de verre, en aluminium, en carbone, etc. ou non chargée). Industrie automobile pour les plaquettes de frein, les engrenages... Industrie électriques pour les aimants ou des noyaux magnétiques. Dans les abrasifs: meules L'aérospatiale: écrans thermiques... Matériaux normalisés Diverses nuances appropriées aux usages courants sont normalisées au niveau international : ISO 5755/1 : matériaux métalliques pour coussinets imprégnés de lubrifiants, ISO 5755/2 : fer et acier fritté contenant du carbone et/ou du cuivre, ISO 5755/3 : aciers au nickel, nickel-chrome, nickel-cuivre-molybdène, aciers inoxydables. D'autres normes françaises ou internationales concernent les aciers infiltrés, les bronzes et laitons frittés, etc. sources: http://www.achats-industriels.com/fiche_savoir/poudre.asp http://fr.wikipedia.org/wiki/Frittage uploads/s3/ frittage.pdf