Polissage et ébavurage électrolytiques, Èbavurage, Décapage, Passivation

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03/09/12 - Une résistance à la fatigue plus élevée grâce aux procédés POLIGRAT

Les ruptures de fatigue sont fréquemment à l’origine de la défaillance de pièces soumises à des charges dynamiques comme les ressorts ou les éléments de liaison. Les dommages qui en découlent sont généralement sans commune mesure avec la valeur des pièces concernées.

Un usinage avec des procédés Poligrat permet d’augmenter de manière sensible la résistance à la fatigue de pièces métalliques soumises à des contraintes dynamiques, sans engendrer de modification de la construction ou des dimensions.

Les ruptures dues à la fatigue se forment, souvent de manière inaperçue, à partir d’amorces de fissures. Il s’agit de structures ou de manques au niveau desquels des contraintes de traction se concentrent localement et peuvent brièvement dépasser la résistance de la matière. Si la déformation plastique du matériau s’avère insuffisante, ceci entraîne des séparations de matière et la formation de fissures. On établit une distinction entre, d’une part, les amorces de fissures intérieures situées à l’intérieur de la texture de la matière telles que les retassures ou les ressuages et, d’autre part, les amorces de fissures extérieures qui se situent dans la zone des surfaces. C’est à dernier type d’amorces de fissures, qui est à l’origine de plus de 80 % des cas de dommages, qu’il convient d’accorder la plus grande importance.

Les amorces de fissures externes doivent être divisées en deux groupes:

  • Les amorces de fissures qui sont la conséquence de la forme fine : il s’agit essentiellement de bavures et de fissures sur les arêtes, de structures à bords vifs du profil de surface ou de limites de grain marquées et profondes. L’effet d’entaille à la base de ces structures entraîne une concentration locale de contraintes de traction avec le risque de formation de début de fissure à ce niveau avec, comme conséquence, une rupture de fatigue.
  • Les amorces de fissures situées à l’intérieur de couches de la matière proches de la surface et endommagées et présentant une épaisseur de quelques micromètres : ces amorces de fissures se forment suite à des influences mécaniques, thermiques ou chimiques découlant de l’usinage. Ces couches de matières, également appelées couches Beilby, se distinguent sensiblement du substrat intact au niveau de la structure, de la composition et des contraintes internes. Elles contiennent des contraintes de traction et de compression locales, des inclusions de corps étrangers et des oxydes et se distinguent par la formation de grain grossier ou de ségrégations au niveau des limites de grain ; ces phénomènes peuvent déclencher l’apparition de ruptures de fatigue.

Les procédés chimiques ou électrochimiques par immersion de Poligrat permettent d’enlever sans contrainte et de manière contrôlée les couches endommagées de la surface des pièces à usiner. Les amorces de fissures comme les corps étrangers, les contraintes de traction et de compression ainsi que les petites fissures et autres défauts qui se trouvent à l’intérieur de ces couches endommagées sont éliminées de manière fiable. Les surfaces et les arêtes sont ébavurées et sont lissées. Les structures à bords vifs dans la plage micro sont lissées et arrondies de sorte qu’elles ne génèrent plus d’effet d’entaille. Les fissures plus importantes sont ouvertes, arrondies et sont ainsi facilement repérables par le contrôle qualité.

Dans la technique, il est monnaie courante d’augmenter la résistance à la fatigue de pièces soumises à des contraintes dynamiques en apportant des contraintes de compression dans les surfaces et en décalant les contraintes de traction dans des couches de la matière plus profondes. La plupart du temps, ceci est effectué au moyen de procédés mécaniques qui n’enlèvent pas de matière, comme le traitement au tonneau et le grenaillage.

Dans tous les cas exposés ci-dessus, les défauts présents dans la pièce, comme les fissures et les contraintes de traction et de compression ne sont pas éliminés, mais sont superposés du fait des contraintes de tension qui ont été apportées en plus. L’état dans lequel se trouve concrètement la surface ainsi que l’ampleur des contraintes de tension présentes à la surface ne sont pas définis. Il est avéré que des contraintes de tension et de compression locales peuvent se produire sous l’effet d’un usinage mécanique (polissage, par exemple) ; ces contraintes de tension et de compression se neutralisent certes vers l’extérieur, mais peuvent, localement, tout à fait atteindre des valeurs qui dépassent la résistance de la matière et qui peuvent entraîner des fissures connues sous le nom de fissures de polissage.

Après l’usinage avec les procédés Poligrat, les surfaces sont dépourvues de contraintes de tension et de compression locales et d’autres défauts. Elles offrent les conditions optimales pour permettre l’apport ultérieur, ciblé et adapté, de contraintes de tension par le biais du grenaillage ou d’autres procédés. De longues années d’expérience ont montré qu’il s’agit de la solution adaptée pour obtenir une résistance à la fatigue optimale. Les procédés Poligrat sont utilisés avec succès depuis de nombreuses années pour améliorer la résistance à la fatigue de pièces soumises à des contraintes dynamiques. Parmi les principaux domaines d’application figurent les ressorts et éléments de ressort de différentes matières et de toute forme et dimension, à commencer par les ressorts pour charges lourdes jusqu’aux éléments de commutation électriques et les ressorts de la finesse d’un cheveu utilisés dans des appareils optiques et de mécanique de précision. Malgré l’enlèvement de la matière qui se produit lors de l’usinage, on atteint dans la pratique des allongements de la durée de vie multipliés par 4 à 10, voire davantage dans les cas extrêmes. Dans les systèmes hydrauliques exposés à des contraintes dynamiques, l’usinage des surfaces intérieures de conduites a rendu possible un doublement de la pression avec une épaisseur de paroi inchangée, sans formation ultérieure de fissures liées à la fatigue.

Les aubes de turbines sont traitées par polissage électrolytique tout comme les petites plaques de soupape, les appareils à ultrasons ou les implants chirurgicaux, ceci afin de garantir une sécurité de fonctionnement maximale. Le traitement avec les procédés Poligrat est effectué dans toute la zone de la surface, dans une large mesure indépendamment de la forme et de la taille des pièces. Même les pièces petites, à parois fines et aux formes complexes peuvent être traitées de manière fiable. Les angles et les arêtes sont lissés et légèrement arrondis grâce à un enlèvement de matière plus marqué. Les procédés sont efficaces indépendamment de la dureté et de la ductilité de la matière. La température lors du traitement se situe entre la température ambiante et au maximum 80 °C, tandis que le temps de traitement se compte en minutes.

Les petites pièces en vrac qui ne peuvent pas s’imbriquer entre elles peuvent être traités à moindre coût dans des tonneaux. Dans les autres cas, les pièces sont accrochées sur des montages à contact appropriés et sont amenées dans le bain en vue de leur traitement. En cas de procédés chimiques, sans courant, un logement des pièces dans des paniers est généralement suffisant.

Les fils et les feuillards sont traités sur des installations au défilé, tandis que les tubes et leurs zones intérieures sont traités dans des installations de polissage spéciales pour tubes.

Hormis quelques rares exceptions, des procédés appropriés existent pour tous les métaux et alliages destinés à un usage technique. Ces procédés sont optimisés et développés de manière permanente par le département de développement interne afin qu’ils répondent aux évolutions actuelles et aux exigences techniques de plus en plus élevées. Les procédés ont fait leurs preuves dans un environnement industriel et sont sûrs lors de l’application. Poligrat livre à la fois des installations et produits chimiques adaptés pour une utilisation chez le client et peut assurer le travail à façon dans ses propres usines spécialisées travaillant à façon. 

 

Ressorts avant et après le traitement avec un procédé Poligrat




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