Usinage de pièces mécaniques industrielles : les différents matériaux utilisés

Par Roger Brochu, vendredi le 3 mai 2019, 16:59

Une technologie qui a évolué

Le roulement est un concept qui remonte à des milliers d’années en arrière. Même s’il n’est pas possible de les qualifier de pièces mécaniques industrielles, les premiers prototypes de roulement se fondaient déjà sur le même principe qu’à présent, soit la réduction des frottements. À l’époque de l’Égypte ancienne, les travailleurs utilisaient le roulement au moyen de billots de bois pour déplacer les énormes blocs de pierre servant à la construction des pyramides.

C’est cependant à Léonard de Vinci que l’on doit le tout premier modèle de roulement à billes. Esthétiquement similaire aux modèles de pièces mécaniques industrielles d’aujourd’hui, le prototype de de Vinci introduit le concept des cages de billes pour éliminer le frottement entre celles-ci. Les pièces mécaniques industrielles actuelles n’ont donc pas énormément changé avec le temps. Là où il y a du changement, c’est au niveau des matériaux qui les composent.

Les matériaux prisés

Contrairement au modèle de de Vinci qui était fabriqué en bois, les pièces mécaniques industrielles du 21^e siècle utilisent des matériaux plus aérodynamiques qui répondent davantage aux contraintes des environnements dans lesquels elles évoluent. Lors de l’usinage des pièces mécaniques industrielles, c’est-à-dire la fabrication de pièces par enlèvement de matière pour donner à l’objet la bonne forme, certaines techniques ou matériaux d’usinage sont priorisés par rapport à d’autres.

1) L’acier inoxydable 

Par définition, l’acier est considéré comme inoxydable s’il est composé au minimum de 10,5 % de chrome et au maximum de 1,2 % de carbone. Avec le temps, l’acier inoxydable est devenu un incontournable pour l’usinage de pièces mécaniques industrielles.

La technique d’usinage de pièces mécaniques industrielles en d’acier inoxydable varie selon le modèle. Les aciers austénitiques sont plus difficiles à usiner que les aciers ferritiques ou martensitiques, principalement en raison de leur faible limite d’élasticité. Par conséquent, il faut utiliser de la machinerie plus lourde pour traiter ce type d’acier inoxydable.

Pour les pièces mécaniques industrielles en acier inoxydable, plusieurs étapes concernant l’entretien des surfaces doivent être effectuées. La couche d’oxyde de chrome qui protège l’acier inoxydable de la corrosion nécessite bien souvent un traitement. La première étape est le décapage, soit le processus qui vise à l’élimination des particules ferreuses ou les résidus d’outillage abrasifs. Pour ce faire, le sablage et l’utilisation de produits chimiques sont recommandés. Par la suite, il faut s’assurer qu’il ne se forme pas une couche graisseuse sur la pièce mécanique industrielle. La meilleure méthode pour remédier à cela est le meulage, soit l’action d’enlever une partie de la surface de la pièce mécanique. Bien que cela ne soit pas toujours nécessaire, le polissage est une autre technique pour prolonger la durée de vie d’une pièce mécanique  en acier inoxydable.

2) L’acier au chrome

L’acier au chrome est un matériau qui se retrouve principalement dans un modèle précis de roulement à billes, soit le AISI 52100. Sa composition permet aux billes d’être très dures, assurant une capacité de charge plus élevée que d’autres modèles simplement en acier. Ces billes possèdent également une résistance optimale à l’usure et à la déformation. Ce type de roulement se retrouve dans plusieurs applications industrielles comme les machines, les outils, les moteurs et les pompes.

3) La fonte grise 

La fonte grise correspond à l’ajout d’une proportion 2,5 % à 4 % de carbone dans du fer en fusion. Il s’agit de l’alliage le plus fréquemment utilisé pour l’usinage de pièces mécaniques industrielles. Ce processus sert à faire baisser le point de fusion du métal pour le rendre plus fluide. Elle vient également augmenter la résistance mécanique et la résistance à la corrosion des pièces mécaniques industrielles.

4) La matière thermoplastique

Lorsqu’elle est chauffée à une température élevée, la matière thermoplastique ramollie mais redevient dure une fois refroidie. Cette propriété permet à la surface de ne pas se dégrader et donc d’être efficace en situation d’effort. Conséquemment, les pièces mécaniques industrielles qui sont composées d’une matière thermoplastique ne sont pas affectées par les contraintes mécaniques qui pourraient venir les endommager à long terme

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