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Pierre LECHERVY : Ancien responsable des Usinages non conventionnels à la SNECMA
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Lire l’articleINTRODUCTION
Larmi les procédés électriques d’usinage, l’enlèvement de matière par usinage électrochimique (UEC), appelé aussi Electro Chemical Machining (ECM), représente un cas particulier : il constitue un « procédé d’usinage moderne » sans que l’on puisse dire qu’il fasse appel à un phénomène physique nouveau ou que les techniques mises en œuvres soient entièrement nouvelles. L’ECM repose sur l’enlèvement de matière selon les lois de Faraday, connues depuis le XIX e siècle, et aurait pu théoriquement être utilisé de longue date, mais celui-ci est intervenu dans les années 40 aux États‐Unis pour usiner des matériaux employés en aéronautique ne pouvant l’être par outils coupants. En fait, on constate que l’ECM est effectué dans des conditions qui sont assez éloignées de celles dans lesquelles les lois fondamentales de l’électrolyse ont été trouvées.
L’ECM est un procédé arrivé aujourd’hui à maturité industrielle avec de nombreuses applications en aéronautique, automobile, etc. Les principaux intérêts de l’ECM sont l’usinage de matériaux conducteurs de l’électricité quels que soient leurs états de traitement, en usinage surfacique et en ébavurage de trous difficilement accessibles.
L’ECM est un moyen d’usinage très performant dont l’industrie n’utilise pas toujours le potentiel de productivité à savoir les propriétés de façonnage de matériaux difficilement usinables mais aussi celle d’avoir un outil pratiquement inusable. Ce dernier point n’est pratiquement jamais pris en considération car les coûts d’outils sont généralement répartis sur des temps de production très longs, contrairement à l’ECM où l’on doit prendre en compte ceux-ci dès la mise en production.
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2. Définition de la cathode
2.1 Définition du type d’écoulement et isolation de l’outil
L’application des lois d’Ohm et de Faraday met en évidence un paramètre très important pour le gap latéral, l’isolation du corps de la cathode dans sa partie non active. En effet, dans le cas d’une pénétration avec une cathode cylindrique, le gap prend une forme parabolique (figure 9 a ).
L’isolation permet de rendre la paroi parallèle à l’axe de pénétration (figure 9 b ) et a une influence sur la distribution de courant à la surface de la pièce en début d’usinage ; en effet, une densité de courant en dehors de la zone d’usinage est indésirable, car elle tend à produire une attaque sélective et des piqûres à la surface de la pièce (figure 10 a ). Une forte densité de courant est maintenue au niveau de la zone active de l’outil, celle-ci diminuant avec l’éloignement de l’outil, la pièce étant l’asymptote. Le potentiel au point A correspond à la tension de dissolution de tous les constituants de l’alliage usiné ; au-delà, la tension décroissant en fonction de la loi d’Ohm, seuls certains constituants sont attaqués électrochimiquement. Au-delà du point B, aucune dissolution des différents constituants n’est possible. C’est donc dans la zone AB que se produit une attaque sélective ; il faut donc réduire cette zone par l’introduction d’un champ électrique limité par l’isolation dans le gap latéral (figure 10 b ).
Suivant les types d’usinage, il existe plusieurs types d’écoulements possibles. La forme la plus classique de cathode pour l’usinage prismatique est donnée sur la figure 11 a , présentant un canal intérieur d’arrivée d’électrolyte. Il est nécessaire de profiler le raccordement avec la surface active afin d’éviter les turbulences, causes de stries sur les parois usinées. Dans la mesure du possible, pour diminuer la surcoupe, il faut réduire l’épaisseur de la lèvre périphérique qui limite l’isolation. Il est utile, en effet, que celle-ci soit suffisamment faible pour que les écarts relatifs produits par une variation locale de la température d’électrolyte ...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - DE BARR (A.E.), OLIVER (D.A.) - Electrochemical machining. - (L’usinage électrochimique, traduction de J. Deibles, 1971, éd. Eyrolles). Éd. MacDonald (1968).
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(2) - WILSON (J.F.) - Practice and theory of electrochemical machining. - Wiley Interscience, a division of J. Wiley and Sons. Inc. New York.
-
(3) - MARTY (C.) - Usinages par procédés non conventionnels - (réunion de textes) INSA Lyon, éd. Masson (1971).
-
(4) - WELLER (E.J.) - Nontraditional machining processes. - Published by Society of Manufacturing Engineers, 2e éd (1984).
-
(5) - SCHEPAEZ (C.) - Contribution à l’étude des phénomènes de base de l’ECM en corrélation avec des performances d’usinage. - Thèse de docteur ingénieur, Université Paris VI, oct. 1976.
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(6) - * - Guide...
ANNEXES
(Liste non exhaustive)
AEGDubuisOmnitechniqueTeleflex Aerospacehttp://www.teleflexaerospace.com
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