Sigles, notations et symboles
Fluides de coupe - Rôle en usinage et classification

Des études réalisées vers 1883 sur l’organisation du travail et la coupe des métaux font, les premières, état de l’utilisation de l’eau de savon pour l’arrosage des pièces en cours d’usinage. Les vitesses de coupe augmentaient, de ce fait, de 30 à 40 % et l’on pouvait espacer l’affûtage des outils.

L’eau de savon posait alors les bases de l’utilisation des fluides de coupe en usinage, cela en remplissant les fonctions essentielles d’une assistance efficace du processus d’enlèvement de matière, à savoir :

• refroidir la zone de coupe grâce à la capacité thermique massique élevée de l’eau ;

• lubrifier l’interface outil/matière en diminuant le coefficient de frottement grâce à la teneur en corps gras du savon ;

• rincer l’environnement de coupe grâce à la densité du fluide qui transporte la matière usinée (copeaux et matière usinée) hors de la zone de coupe et de la surface usinée.

En outre, l’eau de savon était plus « mouillante » que l’eau pure. Pour autant, elle ne permettait pas d’éviter la corrosion et tachait les pièces et les machines. L’eau de savon fut remplacée par des huiles végétales ou animales, puis par des émulsions d’huiles minérales et, enfin, par des mélanges d’huiles minérales et de matières grasses dans lesquels sont ajoutés des additifs pour leur conférer des propriétés supplémentaires. La technique de distribution des huiles de coupe se modifia. Un bac central dans chaque atelier permit de distribuer le liquide aux diverses machines. Les liquides d’arrosage furent désignés sous le nom d’huiles de coupe car, solubles ou non, ces liquides comportaient toujours des huiles et, le plus souvent, un pourcentage important d’huiles minérales.

Un nouveau pas fut franchi quand il fut possible de trouver sur le marché des fluides de coupe qui ne contenaient plus d’huile d’aucune sorte. C’est pourquoi il est plus pertinent d’employer le terme « fluide de coupe » car il fait la synthèse de l’importante diversité technique de tous les liquides de coupe présents sur le marché. La norme NF ISO 6743-7 établit une classification des fluides de coupe selon la famille des « fluides aqueux » et la famille des « huiles entières ».

Le marché mondial des lubrifiants industriels, dans lequel il est possible de retrouver les fluides de coupe, connait une croissance soutenue, portée par une demande croissante dans les secteurs de la fabrication, de l’énergie, des transports et de la construction. En 2024, la consommation mondiale de lubrifiants industriels est estimée à 22,07 milliards de litres : elle devrait atteindre 26,06 milliards de litres à l’horizon 2029, soit un taux de croissance annuel d’environ 3,4 %.

Dans un contexte de demande soutenue et de responsabilité environnementale accrue, les fluides de coupe se réinventent afin d’être plus vertueux, cela à efficacité constante ou améliorée. C’est ainsi que les notions suivantes apparaissent.

• Usinage propre : il permet d’exploiter le plein potentiel de la consommation des fluides de coupe, d’éviter les gaspillages et de valoriser les déchets, tout en optimisant la production des pièces. Cette notion englobe à la fois un meilleur impact environnemental, technique et économique, donc une meilleure compétitivité.

• Biolubrifiant : cette appellation définit les produits permettant de réduire les risques pour l’environnement, de protéger les ressources naturelles et d’améliorer la qualité des eaux. Cette définition reste néanmoins complexe à appréhender pour les fabricants et fournisseurs, même si de nombreux efforts sont continuellement déployés pour améliorer les produits.

Eu égard aux enjeux liés aux lubrifiants industriels pour l’optimisation des usinages ainsi que pour l’amélioration de l’impact environnemental, cet article expose le rôle des fluides de coupe afin de mieux maitriser les enjeux de leur utilisation, mais aussi pour mieux appréhender les choix dans un environnement éminemment technique, concurrentiel et stratégique.

Cette étude se compose de trois articles complémentaires : [BM 7 064] ; [BM 7 065] ; [BM 7 066]. Ceux-ci visent à livrer une vision technique et pratique des fluides de coupe en usinage afin de procéder aux meilleurs choix possibles et à une utilisation opportune.