Types of EDM

EDM processes vary and include EDM forming, wire EDM, EDM drilling, EDM grinding and boring, synchronous conjugate rotary EDM, surface strengthening, and engraving. The three most common types are: die sinking EDM, wire EDM, and hole drilling EDM.

Die sinking EDM

The tool electrode, typically made of copper or graphite, can be shaped into any desired form, producing a corresponding cavity in the workpiece.

Electro-érosion à fil

Wire EDM is categorized into two types: slow-speed and fast-speed wire cutting. It uses electrode wires (0.1mm to 0.3mm in diameter) to cut through parts with straight textures, such as punch or die hole components.

Hole Drilling EDM

Hole drilling EDM is used to create holes, especially small, deep ones that don’t require deburring. A pulsed cylindrical electrode is used, with dielectric fluid injected into the cutting area as the workpiece is penetrated.

EDM is widely used for machining high-melting-point, high-strength, and high-toughness materials like stainless steel and mold steel, as well as complex molds and parts with specific surface requirements.

Principles of EDM

EDM relies on electrical erosion from pulsed spark discharges between the tool and workpiece (acting as positive and negative electrodes) to remove excess metal, achieving the desired dimensions, shapes, and surface quality.

As shown in the diagram (not included here), the workpiece and tool electrode are connected to opposite poles of a pulsed power source. Tool electrodes are typically made from highly conductive, high-melting-point, erosion-resistant materials like copper, graphite, copper-tungsten alloy, or molybdenum. During machining, the tool electrode experiences some wear, but far less than the material removed from the workpiece, sometimes nearing negligible loss.

The working fluid serves as a discharge medium while also cooling and removing debris. Common fluids include low-viscosity, high-flash-point, stable media like kerosene, deionized water, or emulsions.

When a pulsed voltage is applied and an appropriate gap is maintained between the electrodes, the working fluid is broken down, forming a discharge channel. This channel generates instantaneous high temperatures, melting or vaporizing the workpiece surface material and the working fluid. The rapid thermal expansion in the discharge gap causes an explosion, ejecting a small amount of material and forming tiny erosion pits.

After each pulse, a brief interval allows the working fluid to regain its insulating properties. Repeated pulses continue this process, gradually eroding the workpiece material. A servo system adjusts the tool electrode’s position relative to the workpiece, ensuring consistent discharges until the desired part is produced.

Advantages of EDM

EDM uses electrical and thermal energy, not mechanical force, to remove metal, offering several advantages over traditional machining:

Machining Hard-to-Cut Materials: EDM excels at processing materials that are difficult to machine conventionally, showcasing a “soft overcoming hard” approach. Material removal depends on thermal properties (e.g., melting point, specific heat, thermal conductivity) rather than mechanical properties like hardness or toughness. Tool electrodes don’t need to be harder than the workpiece, making them easier to manufacture.

Complex and Special Shapes: Without relative cutting motion or cutting forces, EDM is ideal for low-rigidity workpieces and micro-machining. The short pulse discharge minimizes the heat-affected zone, making it suitable for heat-sensitive materials. The tool electrode’s shape can be easily replicated onto the workpiece, perfect for thin-walled, low-rigidity, elastic, micro, or complex surfaces like mold cavities.

Automation: EDM’s electrical parameters are easier to control digitally, enabling adaptive and intelligent control for rough, semi-finishing, and finishing stages. Once parameters are set, no manual intervention is needed.

Improved Structural Design: EDM allows for replacing assembled or welded structures with single-piece designs, improving reliability, reducing size and weight, and shortening mold production cycles.

Flexible Process Routes: Unaffected by material hardness, EDM can be performed after quenching, avoiding heat treatment deformation. For example, in die-casting or forging mold production, molds can be quenched to over 56HRC.

Limitations of EDM

Despite its advantages, EDM has certain limitations:

Limited to Conductive Materials: EDM is primarily used for metals and cannot process non-conductive materials like plastics or ceramics. Recent research, however, shows potential for machining semiconductors and polycrystalline diamond under specific conditions.

Low Machining Efficiency: EDM’s material removal rate is typically below 20mm3/(A·min), much lower than traditional machining. It’s often used after mechanical cutting removes most material. There’s also a trade-off between speed and surface quality—fine machining is slow, and rough machining is limited by surface quality.

Accuracy Constraints: Electrode wear during EDM, especially at sharp corners or bases, affects forming accuracy. While modern machines reduce relative electrode wear to below 1% for roughing and 0.1% for finishing, low-wear electrodes for fine machining remain a challenge.

Surface Imperfections: High instantaneous heat creates thermal stress, forming a heat-affected layer or micro-cracks on the workpiece surface.

Minimum Corner Radius: The smallest corner radius achievable is slightly larger than the discharge gap (typically 0.02–0.03mm). Electrode wear or orbital machining increases this radius, preventing perfectly sharp corners.

External Conditions: Discharges must occur in a working fluid to avoid abnormal sparking, which complicates monitoring and limits workpiece size.

Surface Finish: EDM surfaces consist of numerous discharge pits, lacking the “gloss” of mechanically machined surfaces. Polishing is required for a shiny finish.

Technical Expertise: EDM requires significant skill. Success depends on selecting appropriate methods, electrical parameters, electrode setup, positioning, process monitoring, and allowance determination. Experience is critical, especially with less automated equipment.

Materials EDM Work with

Nearly all conductive materials can be machined with electrical discharge machining. The following are the most common materials we work with:

• Aluminium
• Acier inoxydable
• Titane
• Acier
• Brass/Copper/Bronze

SogaWorks EDM Machining Capabilities

SogaWorks specializes in precision Electrical Discharge Machining (EDM) services. Our advanced EDM capabilities, including wire EDM and hole drilling EDM, enable us to machine materials like aluminum, stainless steel, and titanium with intricate shapes and tight tolerances to +/- 0.01 mm.

What is Electrical Discharge Machining (EDM)?最先出現(xiàn)在SogaWorks。

Around 1500, Italian polymath Leonardo da Vinci sketched a thread-processing device that included concepts for using a lead screw and interchangeable gears to produce threads with different pitches. Subsequently, mechanical thread-cutting methods were developed in the European watchmaking industry. In 1760, British brothers J. Wyatt and W. Wyatt patented a specialized device for cutting wooden screws. In 1778, Englishman J. Ramsden built a thread-cutting device driven by a worm gear pair, capable of producing highly precise long threads. In 1797, Englishman H. Maudslay, using an improved lathe, employed a lead screw and interchangeable gears to turn metal threads with varying pitches, establishing the foundation for modern thread turning.

In the 1820s, Maudslay produced the first taps and dies for thread processing. In the early 20th century, the rise of the automotive industry drove thread standardization and the development of precise, efficient thread-processing methods. Automatic opening die heads and retractable taps were invented, and thread milling began to be used. In the early 1930s, thread grinding emerged. Although thread rolling technology was patented in the early 19th century, its development was slow due to challenges in manufacturing molds. It wasn’t until World War II (1942–1945), when advancements in thread grinding solved mold precision issues, that thread rolling saw rapid progress due to the demands of munitions production.

Threads are primarily divided into connecting threads and transmission threads. For connecting threads, the main processing methods include tapping, threading, turning, rolling, and rubbing. For transmission threads, the primary methods are rough and finish turning followed by grinding, or cyclone milling followed by rough and finish turning.

Category 1: Thread Cutting

Thread cutting generally refers to processing threads on a workpiece using forming tools or grinding equipment. These include turning, milling, tapping, threading, grinding and lapping. During turning, milling, or grinding, the machine’s transmission chain ensures that the tool (turning tool, milling cutter, or grinding wheel) moves accurately and uniformly along the workpiece’s axis by one lead per revolution. In tapping or threading, the tool (tap or die) rotates relative to the workpiece, guided by pre-formed thread grooves to move axially.

1.?Thread Turning

Thread turning on a lathe can be done using a forming tool or a thread comb tool. Turning with a forming tool is commonly used for single-piece or small-batch thread production due to its simple structure. Thread comb tools offer high efficiency but more complex structures, which makes them suitable for medium to large-volume production of short, fine-pitch threads. Ordinary lathes typically achieve a pitch accuracy of Grade 8–9 (per JB2886-81 standard); Specialized thread lathes significantly improve productivity or precision.

2.?Thread Milling

Thread milling is performed on a thread milling machine using a disc-shaped or comb-shaped milling cutter. Disc-shaped cutters are primarily used for milling trapezoidal external threads on screws or worm gears. Comb-shaped cutters are used for milling internal and external standard threads. Since multi-edge cutters are used and their working length exceeds the thread length, the workpiece only needs to rotate 1.25–1.5 times to complete processing, which offers higher productivity. Thread milling typically achieves a pitch accuracy of Grade 8–9 and a surface roughness of 5–0.63 microns. This method is ideal for batch production of general-precision threads or roughing before grinding.

3.?Thread Grinding

Thread grinding uses thread grinding machines to process precision threads on hardened workpieces. It is divided into single-line and multi-line grinding based on the cross-sectional shape of the grinding wheel. Single-line grinding achieves a pitch accuracy of Grade 5–6 with a surface roughness of 1.25–0.08 microns. This method is suitable for grinding precision screws, thread gauges, worms, small-batch threaded workpieces, and precision hobs. Multi-line grinding is further divided into longitudinal and plunge grinding. In longitudinal grinding, the wheel width is less than the thread length, and the wheel moves longitudinally once or several times to achieve the final dimensions. In plunge grinding, the wheel width exceeds the thread length, and the wheel cuts radially into the workpiece. Plunge grinding offers higher productivity but slightly lower precision. It’s suitable for grinding large batches of taps or certain fastening threads.

4.?Thread Lapping

Thread lapping uses softer materials like cast iron to make nut- or screw-shaped lapping tools. These tools rotate in both directions to correct pitch errors in pre-machined threads, improving accuracy. Hardened internal threads are often lapped to eliminate deformation and enhance precision.

5.?Tapping and Threading

Tapping: Rotating a tap with a specific torque into a pre-drilled hole to create internal threads.

Threading: Uses a die to cut external threads on a rod or tube. The accuracy depends on the precision of the tap or die. Although there are many methods for making internal and external threads, small-diameter internal threads can only be produced by tapping. Tapping and threading can be done manually or using lathes, drilling machines, tapping machines, or threading machines.

Category 2: Thread Rolling

Thread rolling uses forming molds to plastically deform a workpiece to create threads. It is typically performed on rolling or rubbing machines or automatic lathes with self-opening thread rolling heads. This method is ideal for mass-producing standard fasteners and other threaded components. Rolled external threads generally have a maximum diameter of 25 mm and a length of up to 100 mm, with a thread accuracy of up to Grade 2 (GB197-63). The blank diameter is roughly equal to the thread’s pitch diameter. Rolling cannot typically produce internal threads, but for softer materials, slotless extrusion taps can cold-form internal threads up to about 30 mm in diameter, with a working principle similar to tapping. Cold-forming internal threads requires about twice the torque of tapping, with slightly higher precision and surface quality.

6. Rubbing

Two thread-forming rubbing plates, offset by half a pitch, are arranged with one plate fixed and the other moving linearly parallel to it. When a workpiece is fed between the plates, the moving plate presses and deforms the workpiece surface to form threads.

7.?Rolling

Rolling is divided into radial, tangential, and rolling head methods:

Radial Rolling: Two (or three) thread-forming rolling wheels are mounted on parallel axes, with the workpiece supported between them. Both wheels rotate in the same direction at the same speed, with one wheel also feeding radially. The workpiece rotates under the wheels’ drive, and the surface is radially pressed to form threads. This method can also be used for rolling low-precision screws.

Tangential Rolling (Planetary Rolling): The rolling tool consists of a rotating central wheel and three fixed arc-shaped plates. Workpieces are continuously fed, offering higher productivity than rubbing or radial rolling.

Rolling Head Rolling: Performed on automatic lathes for short threads. The rolling head has 3–4 rolling wheels evenly distributed around the workpiece. During rolling, the workpiece rotates, and the rolling head feeds axially to form threads.

8.?Electrical Discharge Machining (EDM) for Threads

Standard thread processing typically utilizes machining centers or tapping tools, which may be performed manually. However, in specific cases, such as threading after heat treatment due to oversight or threading hard materials like cemented carbide, conventional methods may not yield good results. In such cases, EDM is a viable option.

Compared to mechanical machining, EDM follows a similar sequence, requiring a pre-drilled hole with a diameter determined by the working conditions. The electrode must be shaped like a thread and rotated during processing.

à propos de SogaWorks

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10 Machining Processes to Make Threads in Metals最先出現(xiàn)在SogaWorks。

Avec la norme industrielle visant à relever la barre de la qualité et de l'exposition environnementale, et les contraintes de co?t, les propriétés de l'acier inoxydable 316 seront de plus en plus demandées. Le choix approprié d'un matériau implique toujours de répondre aux exigences techniques compte tenu de l'exposition à l'environnement et du co?t, et l'acier inoxydable 316 est de première qualité.

Composition de l'acier inoxydable 316

Ce qui rend l'acier inoxydable 316 chimiquement différent, c'est l'ajout de molybdène. La principale différence entre l'acier inoxydable 316 et l'acier inoxydable 304 est que les principaux éléments d'alliage de l'acier inoxydable 304 sont le chrome et le nickel, tandis que l'acier inoxydable 316 contient 2-3% de molybdène. Ce 2-3% fait une énorme différence : la résistance à la corrosion de l'acier inoxydable 316 est grandement améliorée, en particulier dans les solutions contenant du chlorure telles que l'eau de mer ou les usines chimiques.

La composition chimique de l'acier inoxydable 316 est la suivante :.

Comme nous pouvons le voir, chaque élément a sa propre fonction : le chrome peut construire la couche d'oxyde passive pour empêcher la rouille ; le nickel peut rendre la structure de l'austénite stable pour assurer la ténacité de l'acier inoxydable à basse température ; le molybdène peut améliorer la capacité de corrosion par piq?res et de corrosion par crevasses ; tous ces éléments constituent ensemble la base des propriétés de l'acier inoxydable 316.

Propriétés de l'acier inoxydable 316

Le tableau ci-dessous présente les principales propriétés de l'acier inoxydable 316 :

Résistance à la traction de l'acier inoxydable 316

La résistance à la traction de l'acier inoxydable 316 se situe généralement entre 515 et 750 MPa, en fonction de l'état et du degré d'écrouissage. Cette large fourchette indique que le matériau peut tolérer une force de traction ou d'étirement importante avant de se rompre. Lorsque les structures sont utilisées ou appliquées dans des situations où les forces de traction ou d'étirement sont intermittentes ou continues au cours de la vie d'une personne - comme dans les installations chimiques, les réservoirs, le gréement des navires, etc. - la résistance à long terme de l'acier inoxydable 316 offre la tranquillité d'esprit de savoir qu'il n'y aura pas de rupture ou de cassure.

Limite d'élasticité de l'acier inoxydable 316

La limite d'élasticité de l'acier inoxydable 316 est généralement d'environ 205 MPa à l'état recuit. Il s'agit de la contrainte à laquelle l'acier inoxydable 316 commence à se déformer de fa?on permanente. En dessous de ce seuil, l'acier inoxydable 316 reprend sa forme initiale lorsque la contrainte est levée. Une fois ce seuil de déformation dépassé, il reste déformé de fa?on permanente. Lorsque les ingénieurs choisissent des matériaux pour des applications sous pression ou supportant des charges, où la précision et la durée de vie sont importantes, la limite d'élasticité est l'une des premières propriétés du matériau qu'ils prennent en compte.

Dureté de l'acier inoxydable 316

La dureté de l'acier inoxydable 316 atteint 149 HB, ce qui confirme sa combinaison de résistance et de capacité de travail. La dureté Rockwell de l'acier inoxydable 316 est de 80 HR, mesure typique pour l'analyse de l'acier inoxydable. En raison de son niveau de dureté, le matériau offre une résistance à l'usure modérée ainsi qu'une capacité de formage pour les opérations d'usinage. L'acier inoxydable 316 est avantageusement utilisé dans les processus pharmaceutiques, les équipements marins et la construction de batiments en raison de sa capacité à maintenir à la fois une durabilité élevée grace à sa dureté et une facilité de fabrication grace à ses propriétés de ductilité.

Ces propriétés mécaniques constituent le squelette des propriétés de l'acier inoxydable 316, donnant foi à la capacité du métal à fonctionner à des niveaux de stress, de pression et de temps.

Densité de l'acier inoxydable 316

La densité de l'acier inoxydable 316 est de 7,98 g/cm3, ce qui est relativement lourd par rapport à d'autres alliages non ferreux. Cette caractéristique, ainsi que d'autres, confère à ce métal ses caractéristiques de haute résistance à la pression. Toute personne qui con?oit des pièces devant supporter un poids, comme les pièces utilisées dans les engins spatiaux et maritimes, les navires et les batiments, devra prendre en compte le poids de la pièce, ainsi que la densité, lors de ses calculs. Le rapport masse/volume et les calculs mécaniques sont importants pour les personnes qui effectuent les calculs ainsi que pour celles qui s'occupent de l'expédition et de la manipulation de questions telles que l'inertie thermique.

Conductivité thermique

à une température de 100°C, la conductivité thermique de l'acier inoxydable 316 est d'environ 16,3 W/m-K. Cette valeur est bien inférieure à celle de l'aluminium ou du cuivre. En d'autres termes, l'alliage 316 conduit la chaleur beaucoup plus lentement. Dans certains cas de gestion thermique, cette caractéristique peut être avantageuse, et dans d'autres cas, elle peut être un inconvénient. Il est toujours utile de savoir comment les propriétés de l'acier 316 concernant le comportement thermique peuvent être pleinement exploitées.

Résistance à la corrosion de l'acier inoxydable 316

L'acier inoxydable 316, également connu sous le nom d'acier inoxydable marin, contient du molybdène 2-3%, un élément d'alliage essentiel qui lui permet de mieux résister à la corrosion par piq?res et à la corrosion caverneuse que l'acier inoxydable 316. Acier inoxydable 304. Ce type de corrosion se produit souvent dans des atmosphères contenant du chlorure, comme les bords de mer, les usines chimiques, les piscines, etc.

L'acier inoxydable 316 subit beaucoup moins de corrosion que l'acier inoxydable 304 lorsque le matériel est exposé à l'eau salée ou à des composés de dégla?age. Par exemple, dans le matériel maritime, les plates-formes offshore et les produits de construction navale, l'acier inoxydable sera toujours utilisé car il ne pourra pas être protégé de l'exposition à l'eau de mer. La meilleure résistance à la corrosion de l'acier inoxydable 316 prolonge la durée de vie des produits exposés à l'eau de mer.

Contrairement à l'acier inoxydable 304, qui ne contient pas de molybdène, l'acier inoxydable 316 résiste mieux aux produits chimiques agressifs. Bien que l'acier inoxydable 304 puisse être utilisé à l'intérieur ou dans des environnements légèrement corrosifs, il s'ab?me et rouille plus rapidement que l'acier inoxydable 316 lorsqu'il est exposé à des chlorures, à des acides ou à une forte humidité. L'acier inoxydable 316 peut être utilisé au contact de l'hypochlorite de sodium, du dioxyde de soufre et de l'acide acétique. La plupart des réacteurs chimiques, des réservoirs de stockage et des systèmes de tuyauterie sont fabriqués en acier inoxydable 316.

Les agents stérilisants de l'industrie pharmaceutique et les produits chimiques de nettoyage puissants n'endommagent pas les équipements en acier inoxydable 316. Les produits fabriqués avec de l'acier inoxydable 316 n'entra?neront pas de dégradation du matériau et contribueront également à conserver des surfaces hygiéniques pendant les processus de fabrication des médicaments et des produits bio.

En résumé, que vous utilisiez l'acier inoxydable 316 dans l'ingénierie marine, les batiments c?tiers ou les équipements de traitement, sa résistance à la corrosion justifie son prix plus élevé et en fait l'un des matériaux les plus résistants à la corrosion. aciers inoxydables austénitiques.

L'acier inoxydable 316 est-il magnétique ?

Recuit dans son état de recuit le plus brillant, le 316 est non magnétique. L'austénite, la microstructure de l'austénite, est un cristal cubique à faces centrées (FCC) qui est intrinsèquement non magnétique, de sorte que le 316 est un excellent choix pour les applications où une faible perméabilité magnétique est importante, telles que les bo?tiers électroniques ou les bo?tiers pour les équipements IRM.

Le travail à froid modifie ce scénario. Les procédés de finition à froid tels que le laminage, le cintrage et l'emboutissage durcissent le métal et transforment certaines parties de l'austénite en une phase magnétique, la martensite. Par conséquent, l'acier inoxydable 316 travaillé à froid peut être légèrement magnétique. Plus le métal est travaillé à froid, plus il devient magnétique.

Pourtant, même l'acier 316 travaillé à froid reste moins magnétique qu'un acier ferritique ou martensitique. Si vous disposez d'un aimant manuel, il peut se soulever légèrement, mais il ne collera pas. Pour la plupart des applications pratiques, en particulier si le magnétisme est un problème, la plupart des gens considéreraient toujours le 316 comme "non magnétique".

Pour s'assurer qu'il n'y a pas d'attraction magnétique, le fabricant de métaux peut ramener l'acier inoxydable 316 à son état non magnétique en lui faisant subir un traitement thermique de recuit de mise en solution complet. Ce processus dissout les champs martensitiques.

En résumé, la réponse à la question "L'acier inoxydable 316 est-il magnétique ?" dépend de l'état de l'acier inoxydable 316. Sous sa forme recuite, il ne présente que peu ou pas de magnétisme. Lorsqu'il est travaillé à froid, il peut devenir légèrement magnétique, mais pas au point de le rendre impropre aux applications de précision ou de qualité médicale.

L'acier inoxydable 316 rouille-t-il ?

Bien que l'acier inoxydable 316 offre une bonne résistance à la corrosion, rien n'est complètement résistant à la rouille dans toutes les situations possibles. Lorsque la teneur en chlorure est élevée, comme dans l'eau de mer ou les solutions salines, un oxyde de surface peut encore se former, à condition que le film passif d'oxyde de chrome ne soit pas rayé ou essuyé par des contaminants.

L'acier au carbone rouille rapidement lorsqu'il est exposé à l'humidité. L'acier 316, cependant, possède un film d'oxyde plus robuste qui peut protéger la surface et se guérir lui-même de la corrosion. Cependant, une exposition persistante à l'acide chlorhydrique, au dioxyde de soufre ou à l'eau de mer stagnante peut finir par enlever la couche protectrice de l'acier 316, laissant derrière elle une corrosion piquée dans les crevasses et les joints soudés difficiles à nettoyer.
Voici quelques conseils d'entretien de base pour vous aider à conserver les propriétés de l'acier inoxydable 316.

• Essuyer à l'eau douce pour dissoudre les dép?ts de chlorure et rincer les particules en suspension dans l'air. Cela permet également de maintenir la passivité de la surface en acier inoxydable.
• Tenir à l'écart des autres métaux. Les composants en acier inoxydable placés en contact avec des métaux différents, tels que le fer ou l'aluminium, se corroderont plus rapidement dans une solution électrolytique.
• Un traitement de passivation tel qu'un bain d'acide nitrique restaure la couche de chrome perdue et fournit une couche supplémentaire de protection contre la corrosion.

Elles existent, mais les propriétés de l'acier inoxydable 316 sont bien plus susceptibles de résister à la rouille que la plupart des autres qualités d'acier inoxydable, en particulier la qualité 304. Lorsqu'ils travaillent dans des environnements marins, chimiques et pharmaceutiques, les ingénieurs en sont venus à attendre la stabilité supplémentaire de 316 dans les environnements corrosifs.

Propriétés de 316 vs 316L

Even though 316 and 316L stainless steels are members of the same family, a relatively large variation in performance in punishing service conditions results from a relatively small change in chemical composition. The difference involves carbon. 316 has a carbon maximum of 0.08%, while 316L features a carbon maximum of 0.03%. That small difference makes a big difference.

La faible teneur en carbone du 316L empêche la précipitation de carbure lorsque les métaux sont soudés, ce qui réduit la corrosion intergranulaire dans la zone affectée thermiquement. Les concepteurs de produits et les fabricants choisissent le 316L lorsqu'ils ont besoin de durabilité et de soudabilité sans compromis.

Voici une comparaison instantanée des principales différences.

En ce qui concerne les performances et la fiabilité, les deux qualités partagent un grand nombre des propriétés de base de l'acier inoxydable 316, notamment des niveaux élevés de résistance à la corrosion et une bonne résistance mécanique. Mais lorsque le métal est soudé ou exposé à des environnements corrosifs, le 316L offre des performances à long terme plus s?res et plus stables. Les fabricants des industries alimentaire, médicale et nucléaire font souvent du 316L leur premier choix en raison de sa plus grande pureté et de ses performances sous contrainte thermique.

Acier inoxydable 316 Applications

En raison de sa forte résistance à la corrosion, l'acier inoxydable 316 est largement utilisé dans de nombreuses industries. L'acier inoxydable 316 contient du molybdène, ce qui le rend beaucoup plus résistant.

Dispositifs médicaux et implants : Le secteur médical utilise souvent l'acier inoxydable 316L, qui est une sorte d'acier inoxydable 316 à faible teneur en carbone. L'acier médical est largement utilisé dans les dispositifs médicaux et les implants orthopédiques, qui requièrent des performances anticorrosion élevées. Les instruments médicaux en acier inoxydable 316 conviennent aux instruments chirurgicaux, aux implants orthopédiques et aux dispositifs cardiovasculaires, tels que les stents et les valves cardiaques. L'acier inoxydable 316 n'est pas réactif, ce qui garantit la sécurité des patients et la durée de vie des instruments médicaux.

Constructions marines : Les constructions marines sont sujettes à la corrosion par l'eau de mer. L'acier inoxydable 316 est largement utilisé dans l'accastillage des bateaux, les plates-formes offshore et les tuyaux sous-marins.

Réservoirs et tuyaux de stockage de produits chimiques : Les usines chimiques utilisent l'acier inoxydable 316 dans la fabrication d'équipements pour leur résistance aux milieux corrosifs. Les usines chimiques peuvent utiliser l'acier inoxydable 316 pour construire des réservoirs d'acide et d'alcali, des réacteurs et des tuyaux.

Batiments et structures : En raison de son aspect, de ses performances et de sa résistance à l'environnement, l'acier inoxydable 316 est largement utilisé dans les fa?ades des batiments, les mains courantes et les décorations, en particulier dans les zones c?tières où l'acier est susceptible d'être corrodé par le sel.

Conclusion

Grace à l'excellente combinaison de stabilité chimique, de résistance mécanique et de résistance à la corrosion, l'acier inoxydable 316 devient un matériau indispensable dans de nombreuses applications en environnement extrême. Dans les applications marines, médicales, alimentaires et chimiques, les performances de l'acier inoxydable 316 démontrent sa résistance mécanique dans de nombreuses applications en environnement difficile. Par rapport à l'acier inoxydable 304, auquel on a ajouté du molybdène, il présente un avantage évident lorsqu'il est en contact avec des milieux chlorés ou acides. La durée de vie de l'acier inoxydable 316 est non seulement durable, mais elle garantit également la sécurité, l'hygiène et un faible co?t de maintenance. Avec la demande croissante de l'industrie pour des exigences plus élevées et la protection de l'environnement, la demande d'acier inoxydable 316 sera encore plus élevée. Nous devons toujours choisir le bon matériau en fonction des exigences techniques, des conditions environnementales et du budget, et l'acier inoxydable 316 est le meilleur.

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SogaWorks est une plateforme en ligne tout-en-un pour les pièces mécaniques personnalisées, connectant plus de 1 000 usines de premier plan pour servir les startups et les grandes entreprises. Nous offrons des solutions de fabrication flexibles pour le prototypage rapide, les essais en petite quantité et la production à grande échelle avec des services tels que l'usinage CNC, l'impression 3D, la fabrication de t?les, la coulée d'uréthane et le moulage par injection. Grace à son moteur de devis alimenté par l'IA, SogaWorks est en mesure de fournir des devis en 5 secondes, de trouver la meilleure capacité et de suivre chaque étape. Cela permet de réduire les délais de livraison et d'améliorer la qualité des produits.

Comprehensive Guide to Stainless Steel 316 Properties最先出現(xiàn)在SogaWorks。

Pourtant, j'ai constaté que certains échantillons de commandes nécessitaient un usinage manuel. Ce texte partira donc de l'un de nos cas réels, puis présentera l'usinage CNC et l'usinage manuel. Après avoir pris connaissance de ces deux types d'usinage, nous dresserons la liste de leurs caractéristiques, de leurs avantages et de leurs inconvénients en vue d'une comparaison finale entre l'usinage CNC et l'usinage manuel. Enfin, nous mentionnons la combinaison des méthodes CNC et manuelles. Enfin, nous donnons de brèves réponses aux questions fréquemment posées en ligne à la fin de ce blog. Maintenant, plongeons dans le vif du sujet.

Un cas particulier de nos commandes

Le mois dernier, Johnson nous a commandé des rotors de gyroscope de haute précision, qui seront utilisés dans le cadre de son projet de recherche sur les systèmes de navigation. Et nous exigeons que leurs rugosité de la surface Ra doit être inférieur à 0,008μm. Après l'usinage CNC dans l'usine, nous avons entendu dire que le Ra ne pouvait pas atteindre la norme, bien que l'opérateur soit très prudent. Nous avons donc finalement d? adopter le polissage manuel pour éliminer la couche de contrainte résiduelle de l'usinage CNC par une approche d'enlèvement de matière couche par couche. Cette fois, le rapport a montré de bonnes données pour chaque paramètre, y compris le Ra. Et Johnson est satisfait des éléments. Vous voyez ? Dans une certaine mesure, les machines manuelles ne sont pas inutiles.

Ici, certaines personnes peuvent être confuses : quelle est l'importance réelle de l'usinage CNC par rapport à l'usinage manuel ? Je pense que cette question est pertinente. Et nous devons savoir ce qu'ils sont avant de les comparer.

Qu'est-ce que l'usinage CNC ?

Au début des années 1950, une collaboration innovante entre le groupe de recherche de Parsons et le laboratoire de servomécanismes du MIT a abouti à la création du premier prototype de machine-outil à commande numérique (CN) au monde. Ce système pionnier utilisait des signaux numériques pour dicter les trajectoires précises des outils de coupe. Il s'agit sans aucun doute d'un pas important vers l'automatisation complète des processus de fabrication. Au cours de la décennie suivante, grace à des avancées technologiques incessantes et à des améliorations itératives, cette première technologie de commande numérique a évolué vers les systèmes d'usinage à commande numérique par ordinateur (CNC) sophistiqués que nous connaissons aujourd'hui.

L'usinage à commande numérique par ordinateur (CNC), abrégé en usinage CNC, est une méthode de fabrication avancée. Comme son nom l'indique, les opérations CNC dépendent entièrement de programmes informatiques sous forme de codes G. Cela contribue à sa capacité à traiter des géométries et des conceptions complexes. Cela contribue à sa capacité à traiter des géométries et des conceptions complexes. Quelle que soit la Fraisage CNC, Tournage CNC ou de forage, il est précis, stable et rentable, en particulier lorsque les quantités de produits sont importantes.

Certaines personnes peuvent également entendre parler de la CNC 3+2. Il s'agit de la CNC multi-axes. En général, les axes multiples peuvent être les axes A et C fonctionnant ensemble. Ou bien la machine ne peut avoir que des axes A ou C. Il peut même ne pas y avoir d'axe A ou C, mais seulement un étage X-Y-Z de base. Par exemple, les machines CNC qui "combinent trois axes linéaires (X, Y, Z) avec deux axes de rotation (par exemple, A, C)" sont appelées machines CNC 3+2 ou machines CNC à 5 axes. Et celles qui "intègrent trois axes linéaires (X, Y, Z) avec un seul axe de rotation (par exemple, A ou C)" sont appelées machines CNC à 4 axes.

En revanche, les machines CNC à trois axes comportent exclusivement des axes linéaires X, Y et Z. Elles représentent la configuration la plus fondamentale et la plus répandue en raison de leur conception structurelle simple et de leur co?t relativement faible. Elles représentent la configuration la plus fondamentale et la plus largement utilisée en raison de leur conception structurelle simple et de leur co?t relativement faible. Elles ne sont donc capables que de gérer des taches d'usinage de composants de base, telles que les opérations courantes sur des surfaces planes et l'usinage de séries de trous.

Types d'usinage CNC

Fraisage CNC

Le fraisage CNC est une technique de fabrication soustractive qui fusionne les principes du fraisage traditionnel avec l'automatisation de pointe de la commande numérique par ordinateur (CNC). Ce processus utilise un outil de coupe rotatif à grande vitesse pour découper avec précision le matériau d'une pièce solide - qu'il s'agisse de métal, de plastique, de bois ou de matériaux composites - afin de produire des composants complexes et des produits finis.

Tours CNC

Contrairement au fraisage CNC utilisé pour l'usinage de rainures et d'engrenages, les tours CNC sont principalement con?us pour la fabrication de pièces rotatives telles que les arbres, les manchons, les disques et les filets. Leur principe de fonctionnement consiste à faire tourner la pièce tout en maintenant l'outil de coupe à l'arrêt ou en le dépla?ant linéairement pour effectuer des opérations telles que le tournage, l'alésage, le surfa?age et le filetage. Nous pouvons donc facilement imaginer la raison pour laquelle il est bon pour les pièces rotatives.

En outre, les tours CNC co?tent généralement moins cher que les fraiseuses CNC. Grace à leurs capacités d'usinage multi-axes et à leur contr?le complexe des mouvements, ils permettent d'atteindre une efficacité de production relativement plus élevée. Combinés à leur grande précision d'usinage, les tours CNC sont parfaits pour la fabrication de haute précision de composants cylindriques et coniques traditionnels.

EDM

Cependant, tous les composants ne sont pas aussi réguliers que les disques et les fils. Comment des composants complexes et ultra-durs tels que les tuyères aérospatiales ou les pales de turbines peuvent-ils être fabriqués avec une telle perfection ? Rencontrer Usinage par décharge électrique (EDM) ?uvre. Il est un fascinant processus d'usinage sans contact qui fa?onne méticuleusement les matériaux à l'aide d'étincelles électriques soigneusement contr?lées. Acier trempé, carbure de tungstène ou alliages exotiques, l'électroérosion sculpte sans crainte les délicats trous de refroidissement des aubes des moteurs à réaction, crée des cavités labyrinthiques pour les moules d'injection ou perce les buses de carburant aux formes étranges des engins spatiaux. Elle est donc parfaite pour les géométries complexes, les parois minces et les pièces ultraprécises (±0,005 mm) sans contrainte mécanique.

Comparaison entre le fraisage CNC, les tours et l'électroérosion

Le fraisage CNC, les tours et l'électroérosion sont des techniques d'usinage CNC basées sur l'informatique. Nous établissons un tableau concluant pour vous aider à y voir plus clair.

Qu'est-ce que l'usinage manuel ?

Largement différent de Usinage CNCL'usinage manuel est un processus artisanal qui consiste à fa?onner des matières premières, telles que des métaux, pour leur donner les dimensions et les formes souhaitées à l'aide d'outils manuels tels que des tours, des perceuses à colonne et des fraiseuses portatives. Il s'agit généralement d'un prolongement de l'artisanat, qui allie la créativité humaine à un équipement spécialisé. Par exemple, la fabrication de composants de moteurs d'avion sur mesure avec des tolérances complexes illustre la valeur irrempla?able de l'usinage manuel.

étude de cas entre l'usinage CNC et l'usinage manuel L'usinage manuel

Dans la partie suivante, nous avons suivi les processus d'usinage CNC et d'usinage manuel de deux arbres de transmission similaires destinés à une machine agricole. Nous avons également examiné les différences, les avantages et les inconvénients des deux procédés sous différents angles.

Usinage manuel des arbres d'engrenages agricoles

Révision du processus

Les opérateurs sélectionnent de l'acier à teneur moyenne en carbone (acier 1045) comme matière première et le coupent à la bonne longueur à l'aide d'une scie à métaux et d'une scie à ruban horizontale. Pendant ce temps, il calcule les paramètres clés à l'aide d'une règle à calcul. Comme le montre mon dossier, il devait utiliser la formule pour obtenir le diamètre primitif (D), puis aligner la valeur du module sur l'échelle C de la règle à calcul avec le nombre de dents sur l'échelle D. Il devait également calculer la vitesse de coupe (V) et faire correspondre la valeur de D sur l'échelle extérieure de la règle à calcul avec le nombre de tours par minute sur l'échelle intérieure. Ce n'est qu'après avoir terminé le calcul qu'il peut démarrer le tour.

Dans ce cas, il doit monter la pièce dans un mandrin à trois machoires et effectuer un tournage grossier pour enlever l'excédent de matière. Cela semble difficile. Ensuite, il devrait également utiliser des outils en carbure pour le tournage de finition afin d'obtenir une tolérance de 0,05 mm.

Le taillage des engrenages fait encore appel à des outils manuels, à une fraiseuse. L'installation, le calcul de l'index et l'ajustement de la plaque d'index sont tous effectués à la main.

Enfin, il a durci les dents de l'engrenage par induction pour obtenir une dureté de 50 à 55 HRC.

Notre tableau d'évaluation

Résultat final du test

Usinage CNC pour arbres d'engrenages agricoles

Révision du processus

Le processus d'usinage CNC serait plus automatique. L'opérateur a d'abord utilisé SolidWorks et AutoCAD pour concevoir l'arbre d'engrenage, en définissant les paramètres, notamment le module (m), le nombre de dents (z), l'angle de pression (α) et l'angle d'hélice (β). En même temps, il a calculé la géométrie, y compris le diamètre primitif, le diamètre du pied et la profondeur de coupe. Utilisez ensuite un calculateur de paramètres d'engrenage ou des formules pour vérifier les dimensions.

L'étape suivante est le processus clé, la programmation FAO et la simulation de parcours d'outils. Cela signifie que les opérateurs génèrent un code G à l'aide d'un logiciel de FAO et introduisent les paramètres. Ensuite, l'usinage CNC commence.

De la prise en main à l'ébauche de tournage, en passant par le taillage d'engrenages, la rectification et l'inspection de la qualité, elle semble plus rapide que l'usinage manuel.

Notre tableau d'évaluation

Résultat final du test

Comparaison entre l'usinage CNC et l'usinage manuel

Nous avons également résumé la comparaison des caractéristiques après avoir examiné les deux cas susmentionnés.

Précision, répétabilité et assurance qualité

Comme nous l'attendions, l'usinage CNC est d'une grande précision et d'une grande répétabilité. Il n'est pas étonnant que le produit final de l'usinage CNC ait obtenu de meilleurs résultats que celui de l'usinage manuel. Si nous y réfléchissons bien, c'est parce que la nature des opérations CNC garantit un écart minimal par rapport aux spécifications de conception, les mouvements contr?lés par ordinateur éliminant l'erreur humaine.

échelle de production et rentabilité

D'après le tableau d'analyse, une personne peut produire 5 pièces par heure. Cela s'explique par le fait que, d'après nos observations, l'intervention humaine au cours du processus est minimale. à l'inverse, l'usinage manuel est optimisé pour des volumes de production faibles à moyens. D'après mes archives, une personne seule ne peut produire que 2 pièces par heure. Ainsi, les machines CNC conviennent à la production de masse avec un faible co?t de main-d'?uvre et moins de temps, tandis que la méthode manuelle est adaptée à la fabrication d'un ou deux échantillons.

Compétences et exigences opérationnelles

Les opérateurs de machines à commande numérique connaissent mieux l'informatique et l'automatisation de la fabrication, tandis que les opérateurs manuels sont rompus aux techniques manuelles.

L'opérateur CNC de notre étude est doué pour le réglage, l'intégration de la programmation, le dépannage technique et l'utilisation de la machine. Il a cinq ans d'expérience dans ce métier. 

De plus, l'opérateur en usinage manuel conna?t bien les outils de coupe, les propriétés des matériaux et les techniques pratiques. En outre, il peut interpréter les dessins techniques, sélectionner les outils appropriés et contr?ler manuellement les paramètres de coupe, un processus qui repose sur un jugement intuitif affiné par 12 années d'expérience.

Atténuation des risques liés à la qualité et adaptabilité

La répétabilité inhérente à la CNC réduit les risques de qualité dans les applications à haute constance, telles que la fabrication d'appareils médicaux, où l'uniformité n'est pas négociable. L'absence de variabilité d'un opérateur à l'autre garantit que chaque cycle respecte strictement les paramètres programmés, minimisant ainsi les défauts.

L'usinage manuel nécessite toutefois un contr?le de qualité proactif pour compenser sa variabilité. Par exemple, l'usure de l'outil ou de légers tremblements de la main peuvent introduire des déviations, ce qui nécessite des contr?les a posteriori.

Inconvénients et avantages de l'usinage CNC par rapport à l'usinage manuel

Sur la base de l'examen ci-dessus, nous tirons les conclusions suivantes sur les avantages et les inconvénients de l'usinage CNC par rapport à l'usinage manuel.

Avantages de l'usinage CNC

1. Vitesse de production

Les machines CNC n'ont jamais été fatiguées. Elles peuvent travailler sans interruption tant que l'informatique et la préparation sont prêtes. Cela permet de gagner beaucoup de temps pour produire davantage de produits. Deuxièmement, grace à l'automatisation, un seul opérateur peut s'occuper de plusieurs machines pour fabriquer plusieurs produits en même temps. C'est l'autre raison essentielle de sa bonne vitesse de production.

2. Répétitivité

La répétabilité permet d'obtenir des produits d'une grande précision et d'une bonne interchangeabilité. L'action de l'usinage CNC reposant fortement sur le code informatique, elle ne peut introduire aucune erreur différant de la direction du code. En outre, le produit final est totalement identique, de sorte que les utilisateurs peuvent remplacer le composant par un autre dans le même lot.

3. Co?t de la main-d'?uvre moins élevé

Plusieurs processus d'usinage CNC peuvent être exécutés par une seule personne en même temps. Cela permet d'économiser plusieurs fois les co?ts de main-d'?uvre. 

4. Modèles complexes

Les logiciels de CAO (conception assistée par ordinateur) et de FAO (fabrication assistée par ordinateur) des machines CNC permettent aux fabricants de produire des dessins complexes, y compris des contours et des courbes multi-axes.

Inconvénients de l'usinage CNC

1. Co?ts initiaux élevés

L'investissement initial dans les machines CNC est plus élevé car les co?ts d'équipement et d'installation sont importants. Une machine CNC est de grande taille et contient de nombreuses pièces automatiques. Même la machine doit être équipée de modules de haute technologie pour saisir le code. En général, seul du personnel professionnel peut installer cette machine volumineuse et complexe, ce qui entra?ne des frais d'installation.

2. Co?t d'entretien élevé

Bien que le risque de panne soit plus faible avec ces machines, si une panne survient, seuls des professionnels hautement qualifiés peuvent résoudre le problème. De plus, des frais d'installation sont également requis.

3. Compétences en programmation

Comme les machines à commande numérique reposent sur des codes spécifiques, vous avez besoin d'un programmeur compétent pour créer et configurer les codes. Il doit avoir re?u une formation professionnelle de haut niveau.

Avantages de l'usinage manuel

1. Co?t inférieur

Le co?t d'investissement initial des machines manuelles est moins élevé. Sans technologie de pointe, les outils et les machines d'usinage manuel ne sont pas si onéreux. En raison de leur prix abordable, les machines manuelles conviennent aux petits fabricants dont le budget est limité.

2. Pas de besoin de programmation

S'il n'y a pas de travailleur qui se débrouille bien en programmation, l'usinage manuel est parfait pour la situation.

3. Facilité d'entretien

En raison de la construction simple de l'outil d'usinage manuel, il est plus facile à entretenir en cas de défaillance de l'outil. En outre, les co?ts de maintenance sont peu élevés.

4. Meilleure personnalisation

Les fraiseuses manuelles sont généralement utilisées pour des projets uniques. Parce qu'elles sont manipulées par l'homme et non par un code, ces machines offrent une grande souplesse et une grande adaptabilité dans le processus de production.

Inconvénients de l'usinage manuel

1. Vitesse de production lente

L'usinage manuel nécessite plus de travail humain. Un opérateur ne peut s'occuper que d'un seul produit. Il doit contr?ler la précision à la main. Cela demande beaucoup de temps et d'énergie. De plus, les hommes doivent non seulement faire des pauses pendant le travail, mais aussi prendre des congés pendant les jours fériés traditionnels. Pendant cette période, il n'y a pas de production dans l'atelier d'usinage manuel. 

2. Taux d'erreur élevé d? aux facteurs humains

En raison de la forte dépendance à l'égard des opérateurs, les machines manuelles manquent de précision. En d'autres termes, il est possible de fabriquer des produits finis non qualifiés. Et le risque de reprise est plus élevé.

3. Forte dépendance à l'égard des compétences de la main-d'?uvre

L'opérateur doit ma?triser les techniques manuelles, qui influencent étroitement l'efficacité et la qualité du produit. Cependant, l'acquisition de ces compétences nécessaires requiert non seulement une formation théorique, mais aussi des années d'expérience pratique. Ce n'est pas chose facile.

Qu'en est-il de l'hybride entre l'usinage CNC et l'usinage manuel ?

L'hybridation de l'usinage CNC et du travail manuel consiste à utiliser des machines contr?lées par ordinateur pour des taches de précision tout en ajoutant des compétences humaines pour la finition ou les ajustements, créant ainsi une approche équilibrée de la fabrication. Par exemple, une machine à commande numérique découpe une pièce métallique avec une grande précision, puis un ouvrier polit manuellement ses bords pour les rendre plus lisses, et enfin, il inspecte et ajuste des détails comme les trous ou les filets pour garantir la perfection.

Cette méthode hybride fonctionne bien dans les projets personnalisés, comme la fabrication de bijoux complexes, où la CNC crée la forme de base et les artisans ajoutent des motifs gravés à la main, ou dans la réparation de moteurs de voitures anciennes en usinant de nouvelles pièces avec la CNC et en les ajustant manuellement aux anciens composants. En outre, cette méthode est idéale pour le prototypage de gadgets, en combinant la production CNC rapide de bo?tiers en plastique avec l'assemblage manuel de minuscules pièces électroniques, ce qui permet de gagner du temps tout en préservant la qualité et la flexibilité.

Conclusion

En fin de compte, j'aimerais donner 70% d'importance à l'usinage CNC et 30% à l'usinage manuel.

à propos de SogaWorks

SogaWorks est une plateforme en ligne tout-en-un pour les pièces mécaniques personnalisées, connectant plus de 1 000 usines de premier plan pour servir les startups et les grandes entreprises. Nous offrons des solutions de fabrication flexibles pour le prototypage rapide, les essais en petite quantité et la production à grande échelle avec des services tels que l'usinage CNC, l'impression 3D, la fabrication de t?les, la coulée d'uréthane et le moulage par injection. Grace à son moteur de devis alimenté par l'IA, SogaWorks est en mesure de fournir des devis en 5 secondes, de trouver la meilleure capacité et de suivre chaque étape. Cela permet de réduire les délais de livraison et d'améliorer la qualité des produits.

FAQ

1. Où utiliser l'usinage manuel ?

L'usinage manuel est idéal lorsque les machines à commande numérique sont occupées par de petits lots urgents. Il est également essentiel pour les taches spécialisées qui dépassent les configurations CNC standard, telles que les configurations à lit incliné nécessitant des angles d'outil uniques.

2. Quels sont les facteurs à prendre en compte avant de choisir l'usinage CNC ou l'usinage manuel ?

Pour choisir entre l'usinage CNC et l'usinage manuel, il faut tenir compte de la complexité de la pièce, du budget, du volume et du temps : La CNC excelle dans les conceptions complexes, les tolérances serrées et les grandes séries, malgré des co?ts initiaux plus élevés, tandis que l'usinage manuel convient aux géométries simples, aux faibles volumes et aux budgets limités, mais demande plus de travail et de temps. La CNC privilégie la précision et l'efficacité pour les projets complexes et de grande envergure, tandis que la méthode manuelle offre une certaine souplesse pour les taches plus simples et à petite échelle. Si vous ne savez toujours pas comment choisir entre l'usinage CNC et l'usinage manuel, n'hésitez pas à nous contacter.

3. Quelles sont les applications de l'usinage CNC par rapport à l'usinage manuel ? l'usinage manuel ?

L'usinage CNC est idéal pour la production en grande série, comme les pièces automobiles, le prototypage précis et l'outillage rapide avec des matériaux résistants. Quant à l'usinage manuel, il convient aux petits projets, à la personnalisation artistique et aux réparations urgentes en raison de sa flexibilité et de l'absence de codage.

How Much Do CNC Machining vs. Manual Machining Count?最先出現(xiàn)在SogaWorks。

L'un des avantages les plus notables du FAI est la confiance qu'il instaure chez les consommateurs, en leur garantissant que le produit répond aux attentes et qu'il est de qualité. Dans ce blog, nous allons détailler ce qu'est l'inspection du premier article, son importance des deux c?tés de l'allée, et quelles sont les conséquences d'une omission ou d'une exécution hative. Une bonne compréhension de ces responsabilités permet d'assurer un contr?le efficace de l'ensemble du processus de fabrication sans succomber à des oublis préjudiciables.

Qu'est-ce qu'une inspection au titre du premier article ?

La phase d'échantillonnage initial de la production comprend généralement une inspection du premier article (FAI). Il s'agit de vérifier que les premières unités produites sont conformes à la conception et aux spécifications techniques. Le nombre de composants contr?lés au cours du FAI est déterminé par la taille de la commande. En général, les commandes quantitativement plus importantes comportent une sélection de 3 à 5 unités choisies au hasard. Pour les petites séries ou les prototypes, seule la toute première pièce peut être inspectée.

Le FAI devient nettement plus important lorsqu'une nouvelle pièce est créée pour la première fois. Il n'est pas aussi important pour les commandes répétitives où le travail a déjà fait ses preuves. Le rapport d'inspection du premier article (FAIR) détaille le résultat de l'inspection, que la pièce ait réussi ou échoué. La production est autorisée si le FAI est positif. En cas d'échec, l'opération est gelée, des corrections sont apportées et la pièce est à nouveau testée.

Importance des inspections au titre du premier article

Les inspections du premier article (FAI) sont un élément clé pour s'assurer que les pièces sont fabriquées correctement dès la première fois. Ils aident les fabricants à détecter les problèmes à un stade précoce, à éviter les erreurs co?teuses et à fournir des produits de qualité qui répondent aux attentes. Voici pourquoi les FAI sont si importants :

Confirme que la pièce est conforme aux normes de conception et de qualité

Le rapport d'inspection de la première pièce permet de s'assurer que la pièce initiale est conforme aux normes de conception et de qualité. En mesurant et en inspectant la pièce initiale, toute disparité ou erreur sera corrigée avant de lancer la production complète.

Permet d'éviter des erreurs co?teuses

Il est beaucoup plus rentable de traiter les problèmes à un stade précoce que de les corriger à un stade ultérieur de la production. Au cours de la FAI, si un problème survient, il peut être corrigé immédiatement au lieu d'attendre que des centaines ou des milliers de pièces soient fabriquées. Cela permet d'économiser du temps, des matériaux et de l'argent. En outre, le risque de retouches excessives, de rebuts, voire de rappels, est réduit au minimum.

Preuve de la conformité et de la tra?abilité

Dans les secteurs réglementés tels que l'aérospatiale, l'automobile ou les appareils médicaux, la preuve de la qualité est indispensable. La FAI crée un enregistrement clair de la conformité de la pièce à toutes les normes requises. Cette documentation est importante pour les audits, la tra?abilité et pour montrer aux clients ou aux autorités de réglementation que tout a été fait correctement.

Réduction du risque de retard

Les problèmes susceptibles de s'aggraver sont résolus grace aux FAI. Par conséquent, le processus de production peut se poursuivre sans interruption, sans avoir à interrompre le travail, et peut respecter le calendrier des livraisons échelonnées.

Que contient un rapport d'inspection au titre du premier article ?

Comme son nom l'indique, le rapport d'inspection du premier article (FAIR) reprend tous les détails essentiels pour la première partie de la ligne, y compris les mesures, matériauxLe rapport d'inspection de la première pièce doit contenir des informations sur les caractéristiques de la pièce, les résultats des tests et la conformité aux spécifications. Examinons maintenant les éléments de base d'un rapport de contr?le des premières pièces :

Identification des pièces

C'est la zone qui vérifie le composant inspecté. La section d'identification de la pièce saisit le numéro de la pièce ainsi que la description, le niveau de révision et le numéro de série de la pièce s'il y en a un. Elle comprend également le numéro de dessin correspondant à la pièce et utilisé au cours de la production. Cela permet d'assurer une tra?abilité complète et de faciliter l'accès au rapport et aux documents techniques dans le cadre du contr?le des versions.

Informations sur le fournisseur

Dans cette partie, il y a identification du fournisseur responsable de la pièce, avec le nom et l'adresse du fabricant ou du fournisseur. Une personne de contact, souvent issue du service de qualité ou d'ingénierie, peut être contactée en cas de questions ou de suivi. Cela garantit que les mécanismes appropriés pour répondre et établir le contact ont été mis en place.

Caractéristiques du produit

Dans ce domaine, toutes les dimensions et caractéristiques de la pièce critique sont répertoriées et évaluées. Il s'agit de la longueur, du diamètre, de l'épaisseur et des tolérances, c'est-à-dire des limites de variation autorisées. Elle comprend également les spécifications des matériaux, en d'autres termes, si la pièce est fabriquée en aluminium 6061 ou en acier inoxydable. Les finitions de surface requises sont documentées ici, y compris les exigences en matière de revêtement et de texture. Cette section garantit que tous les détails de la conception sont pris en considération lors de la fabrication des pièces les plus complexes.

Matériaux et procédés

Cette section fournit des détails sur les matières premières utilisées et sur la fa?on dont la pièce a été fabriquée. Elle confirme que les matériaux répondent aux normes requises et explique les processus de fabrication impliqués, tels que Usinage CNCIl peut s'agir d'une pièce en plastique, d'une pièce moulée, d'une pièce soudée ou d'une pièce traitée thermiquement. Cela permet de vérifier que non seulement la pièce, mais aussi la manière dont elle a été fabriquée, respectent les procédures requises.

Détails de l'inspection

Cette partie détaille les procédures et les méthodes utilisées pour effectuer l'inspection. Elle traite des outils tels que les pieds à coulisse, les micromètres ou une MMT (machine à mesurer tridimensionnelle) en fonction de la manière dont la pièce doit être mesurée. La date de l'inspection est enregistrée ainsi que le type de plan d'échantillonnage mis en ?uvre, s'il s'agit d'un contr?le 100% ou d'un certain pourcentage de l'échantillonnage. Cela permet de s'assurer que cette inspection, en particulier, est correctement documentée.

Résultats de l'inspection

Tous les résultats réels du rapport d'inspection de la première pièce se trouvent ici. Il s'agit notamment des valeurs mesurées, des tests effectués et de la conformité de chaque caractéristique avec les spécifications de conception. Les résultats sont documentés pour tous les tests effectués, qu'il s'agisse d'essais de dureté, de tests d'étanchéité ou de vérifications de l'ajustement et de la fonction. C'est ici qu'il est clair et évident que la pièce a réussi ou échoué sur la base des résultats de l'inspection.

Certifications et documentation

Il s'agit d'un ensemble de documents supplémentaires relatifs à l'inspection. Il peut s'agir de certificats de conformité, prouvant que la pièce est conforme à certaines normes de l'industrie ou du client. Il peut également s'agir de rapports d'essais de matériaux prouvant que les matériaux utilisés répondent effectivement aux spécifications requises. D'autres documents d'inspection, tels que des listes de contr?le internes ou des rapports d'essais externes, peuvent également être joints. Tous ces documents étayent les conclusions en apportant des vérifications supplémentaires.

Rapports de non-conformité (le cas échéant)

Si la pièce ne répond pas entièrement aux exigences de la conception, cette section documente ce qui n'a pas fonctionné. Elle explique le problème, par exemple une mesure hors tolérance ou un défaut dans le matériau, et décrit les mesures prises. Il peut s'agir de retravailler la pièce, de la mettre au rebut ou d'ajuster le processus pour résoudre le problème avant de continuer. Cela permet d'éviter que le même problème ne se reproduise et montre que l'on s'engage à corriger les erreurs correctement.

Autres informations pertinentes

La dernière section comprend les approbations, les signatures et tout autre commentaire utile. Le rapport est signé par le personnel autorisé, souvent de l'équipe de qualité ou d'ingénierie, pour confirmer officiellement les résultats. Toute note, observation ou suggestion supplémentaire peut être incluse ici afin de fournir un contexte ou des recommandations pour la production future.

Comme nous pouvons le constater, l'ensemble de la procédure du rapport d'inspection de la première pièce va au-delà de la simple paperasserie ; il s'agit plut?t d'un document qui renforce la qualité, la cohérence et la responsabilité. La saisie de la première pièce fabriquée avec tous les détails pertinents au moyen d'un document, qui soutient le processus, permet d'éviter les problèmes, ce qui contribue à réduire les retards, permettant ainsi de production à plein régime la disponibilité. Il s'agit d'un moyen efficace de renforcer les relations avec les fournisseurs et les clients, qui préserve méthodiquement la libre circulation des processus de production.

Outils et méthodes utilisés pour l'inspection du premier article

Les inspections du premier article, ou FAI, nécessitent toute une série d'outils et de techniques pour être effectuées correctement dans le cadre de différentes fonctions. Chaque outil contribue à l'inspection d'une pièce donnée et permet de s'assurer qu'elle est mesurée et évaluée avec la plus grande précision. Passons en revue quelques-uns des outils et méthodes les plus populaires.

Machines à mesurer tridimensionnelles (MMT)

également appelées MMT, les machines à mesurer tridimensionnelles permettent de mesurer des formes géométriques et des conceptions complexes avec une précision étonnante. Les caractéristiques complexes et détaillées des pièces complexes peuvent être facilement mesurées à l'aide d'une MMT, contrairement à d'autres instruments manuels. Les MMT utilisent des palpeurs pour toucher les différents points accessibles de la pièce et générer une carte numérique, qui est ensuite comparée à la conception d'origine.

Pieds à coulisse et micromètres

L'épaisseur, la profondeur et le diamètre se mesurent le mieux avec des outils portatifs appelés micromètres et pieds à coulisse. Ces instruments font un excellent travail en mesurant de petites caractéristiques complexes avec des tolérances strictes. Bien que simples, ces outils fournissent des résultats cohérents et fiables lorsqu'ils sont utilisés correctement.

Comparateurs optiques

Comme tous les comparateurs, les comparateurs optiques utilisent un système de projection pour agrandir et montrer une pièce spécifique sur un écran. Cela permet de vérifier facilement la conformité avec les normes ou les mesures des dessins établis. Les comparateurs optiques sont les mieux adaptés pour mesurer les angles, les profils de contour et l'emplacement des trous dans la pièce.

Appareils d'essai de dureté

Ces testeurs sont utilisés pour mesurer la résistance d'un objet à l'indentation. Cet aspect est très important pour les composants soumis à des pressions élevées, à l'usure et à des contraintes inattendues. Une inspection lors d'un essai de dureté permet de déterminer si une pièce peut être utilisée dans le service prévu.

Plaques de surface

Une plaque de surface est également connue comme une base qui doit être plane et stable lors d'une inspection manuelle. Elle sert également de référence pour niveler les instruments de mesure afin de déterminer la planéité et la hauteur. Cela permet de s'assurer que toutes les mesures prises sont exactes et que la pièce est alignée conformément aux exigences de la conception.

Chacun de ces outils joue un r?le clé pour s'assurer que la pièce répond à toutes les spécifications. Ces inspecteurs peuvent déterminer la qualité de la pièce en ce qui concerne sa forme et sa taille, ainsi que la résistance du matériau et la finition de la surface.

Comment se préparer à une inspection au titre du premier article (FAI) ?

Une inspection du premier article réussie commence par une préparation méticuleuse. Une bonne planification permet de s'assurer que toutes les exigences essentielles sont satisfaites avant le début de l'inspection, ce qui réduit les retards et les problèmes de qualité potentiels. La liste de contr?le suivante couvre les étapes de préparation essentielles pour vérifier que la documentation, l'équipement, le personnel et les échantillons sont prêts. En menant à bien ces actions préparatoires, les fabricants peuvent effectuer une inspection complète et efficace qui répond à toutes les normes de qualité.

1. Examen de la documentation

S'assurer que tous les dessins techniques sont complets et reflètent la dernière révision. Vérifier que les modèles CAO correspondent aux spécifications de conception actuelles. Préparer des dessins à la bille avec toutes les caractéristiques critiques marquées pour l'inspection. Rassembler les certifications des matériaux (MTR) et la documentation des processus pour référence.

2. Planification des inspections

Définir des critères de mesure pour toutes les dimensions critiques afin de garantir la cohérence. établir des tolérances de réussite ou d'échec pour chaque caractéristique en fonction des exigences de conception. Créer une séquence et une méthodologie d'inspection pour rationaliser le processus. Identifier les équipements d'inspection nécessaires et vérifier leur disponibilité.

3. Vérification de la documentation

Vérifier tous les numéros de pièces et les révisions par rapport aux documents d'ingénierie. Vérifier que les certifications des matériaux correspondent aux exigences spécifiées. Confirmer la validité des certifications de processus (traitement thermique, placage, etc.).

4. Contr?le dimensionnel

Mesurer toutes les caractéristiques critiques à l'aide de méthodes et d'outils approuvés. Enregistrer les mesures réelles avec les limites de tolérance correspondantes. Documenter immédiatement toute condition hors tolérance.

5. Essais fonctionnels

Effectuer des essais opérationnels si les spécifications de conception l'exigent. Valider l'ajustement de l'assemblage avec les composants correspondants, le cas échéant. Enregistrer avec précision tous les paramètres et résultats des essais.

6. Inspection visuelle et de surface

Examiner la finition de la surface en fonction des exigences spécifiées. Vérifier l'absence de défauts esthétiques conformément aux normes d'acceptation. Vérifier l'ébavurage et l'état des bords.

7. Vérification finale

Examiner toutes les données collectées pour s'assurer qu'elles sont complètes. Confirmer que toutes les caractéristiques requises ont été inspectées. Préparer une recommandation préliminaire sur la disposition.

8. Rapports et approbation

Remplir tous les formulaires requis pour le rapport d'inspection de la première pièce (AS9102 ou équivalent). Obtenir les approbations de qualité nécessaires avant la libération. Archiver les rapports d'inspection conformément aux procédures de contr?le des documents.

Résultats d'une inspection au titre du premier article

La documentation issue d'une inspection du premier article (FAI) comprend les vérifications suivantes ;

Rapport d'inspection du premier article (FAIR)

Il s'agit du document qui contient toutes les informations recueillies après les inspections. Il s'agit notamment de rapports sur les dimensions qui indiquent les valeurs réelles par rapport aux spécifications du dessin, de certifications des matériaux telles que les MTR (Mill Test Reports) qui prouvent le matériau utilisé, de documentation sur les processus spéciaux tels que le placage, le traitement thermique et les tests fonctionnels qui prouvent les exercices opérationnels.

AS9102 Formulaires standard (pour l'aérospatiale)

L'industrie aérospatiale dispose de ces trois formulaires dans le cadre des normes AS9102. Le formulaire 1 concerne l'imputabilité du numéro de pièce, qui garantit la validation des numéros de pièces, des révisions de dessins et des numéros de série corrects. Le formulaire 2 traite de l'imputabilité des produits, qui permet de saisir les matières premières, les composants et les processus spéciaux qui leur sont dédiés. La responsabilité des caractéristiques est documentée dans le formulaire 3 et toutes les caractéristiques qui ont été mesurées et qui ont fait l'objet d'une réclamation sont répertoriées.

Dessins en ballon

Les ballons qui identifient chaque élément inspecté sont placés sur les dessins techniques correspondants. Ces dessins peuvent localiser chaque dimension fondamentale, y compris les tolérances qui sont censées avoir été vérifiées, et garantir que les exigences de conception et les résultats de l'inspection sont alignés.

Documentation sur les changements

Lorsque des modifications sont apportées à la conception ou au processus, cette documentation enregistre toutes les modifications. Elle comprend les dessins techniques révisés reflétant les mises à jour, les ordres de modification autorisant et décrivant les changements, et les spécifications matérielles mises à jour si de nouveaux matériaux sont introduits.

Documentation d'approbation et de validation

Il s'agit du dernier ensemble de documents et il vérifie que la pièce donnée est prête pour la production. Les certificats d'approbation sont délivrés par des signataires de qualité pour déclarer que la conformité a été respectée, les notes de mise en production détaillent toutes les restrictions ou conditions de production approuvées, et des vérifications supplémentaires garantissant que d'autres normes de fabrication ont été validées comprennent des certifications d'assurance qualité telles que l'ISO ou l'AS9100.

Rapports de non-conformité

Au cours de l'inspection, si des écarts sont constatés, ils sont documentés dans des rapports de non-conformité (RNC). Ces documents expliquent le type de non-conformité, l'impact décrit, ainsi que les mesures correctives qui ont été prises ou qui sont prévues pour résoudre l'anomalie.

Dossiers justificatifs

Les documents supplémentaires peuvent inclure les listes de contr?le utilisées au cours du processus FAI, les certificats d'étalonnage de l'équipement de mesure pour garantir la précision, et les certifications des opérateurs validant que le personnel formé a effectué les inspections.

à propos de SogaWorks

SogaWorks est une plateforme en ligne tout-en-un pour les pièces mécaniques personnalisées, connectant plus de 1 000 usines de premier plan pour servir les startups et les grandes entreprises. Nous offrons des solutions de fabrication flexibles pour le prototypage rapide, les essais en petite quantité et la production à grande échelle avec des services tels que l'usinage CNC, l'impression 3D, la fabrication de t?les, la coulée d'uréthane et le moulage par injection. Grace à son moteur de devis alimenté par l'IA, SogaWorks est en mesure de fournir des devis en 5 secondes, de trouver la meilleure capacité et de suivre chaque étape. Cela permet de réduire les délais de livraison et d'améliorer la qualité des produits.

First Article Inspection: Everything You Need to Know最先出現(xiàn)在SogaWorks。

Vue d'ensemble de la vis

Une vis est une petite tige métallique cylindrique ou conique filetée, dotée d'une tête fendue qui peut être utilisée indépendamment. Elle est principalement utilisée pour relier ou fixer des objets. Une vis utilise les principes physiques et mathématiques du plan incliné, de la rotation circulaire et du frottement pour serrer efficacement les composants d'une machine.

Différents types de têtes de vis

La tête de la vis fait référence à la partie supérieure de la vis, dont la forme et la taille peuvent varier (par exemple, plate, ronde ou fraisée).

Tête panoramique

La tête panoramique a une tête plate en forme de disque qui offre une grande surface de contact, réduisant ainsi la pression sur le matériau raccordé. Elle est idéale pour les applications nécessitant un aspect esthétique et une surface lisse. La conception de la tête cylindrique améliore également l'aspect esthétique de la vis.

Tête fraisée

La vis à tête fraisée a une tête légèrement en retrait qui affleure la surface de connexion du matériau. Ces vis nécessitent souvent un fraisage, elles sont généralement traitées avec un angle de 90° dans les variantes métriques, et un angle de 100° dans les applications aérospatiales et militaires.

Tête hexagonale

La tête hexagonale présente un creux à six c?tés, généralement serré ou desserré à l'aide d'outils tels qu'une clé Allen ou une douille hexagonale. La vis à tête hexagonale est le type de vis le plus couramment utilisé dans de nombreuses industries.

Tête de bride

La tête hexagonale avec bride présente une surface plane supplémentaire sur le dessus de la tête. Cette surface plate offre une plus grande surface de contact et réduit la pression sur les matériaux raccordés. La bride empêche la clé de glisser.

Tête carrée

La tête de cette vis est de forme carrée, ce qui permet de marteler la vis sans qu'elle ne glisse. Elle convient à l'installation manuelle ou au serrage à l'aide d'un outil. La conception de la tête carrée contribue également à améliorer l'efficacité de la transmission du couple.

Tête de fromage

Les vis à tête cylindrique sont dotées d'une partie supérieure cylindrique. Cette conception réduit la pression sur le matériau raccordé et permet un raccordement en douceur.

Tête ronde

Les vis à tête ronde sont dotées d'une tête entièrement arrondie et offrent une plus grande résistance pour un diamètre plus important. Elle convient aux applications qui ne nécessitent pas un couple important.

Tête de pont

Les vis à tête bombée ont un profil bas qui minimise la hauteur de la tête. Bien qu'elles soient moins visibles et plus esthétiques, elles sont également plus susceptibles de se casser en raison de leur structure fine. Ces vis peuvent se présenter sous la forme d'une couronne complète ou d'une couronne modifiée.

Différents types d'entra?nements par vis

L'entra?nement est la caractéristique en creux ou en saillie de la tête de la vis qui permet à un outil - généralement un tournevis ou une perceuse - de la faire tourner. Le type d'entra?nement détermine la manière dont le couple est appliqué et la sécurité avec laquelle l'outil s'engage dans la vis.

Entra?nement à fente

Le tournevis à fente est le grand-père de tous les tournevis. Il se caractérise par une seule fente droite sur le dessus, con?ue pour être actionnée par un tournevis à tête plate. Il est facile et bon marché à fabriquer et ne nécessite qu'un minimum d'outillage. Ses limites sont également évidentes : le tournevis à tête plate glisse souvent en raison de son couple modéré, en particulier lorsque l'outil n'est pas parfaitement aligné, ce qui peut arracher la tête de la vis et provoquer une grande frustration.

Conduite Phillips

Le tournevis Phillips comprend un creux en forme de croix qui permet un meilleur engagement avec le tournevis, réduisant ainsi le risque de glissement par rapport aux tournevis à fente. Le tournevis peut encore glisser et endommager la vis ou l'outil avec un couple élevé.

Pozi Drive

Il ressemble à un renfoncement transversal en surface mais ajoute quatre petites nervures entre les renfoncements transversaux principaux, créant ainsi un engagement en huit points avec le tournevis. Cette conception réduit considérablement le glissement en assurant un ajustement plus serré et plus s?r, ce qui permet d'appliquer un couple plus important sans glissement. Toutefois, elle nécessite un tournevis à empreinte transversale spécifique (un tournevis à empreinte transversale ordinaire peut être inséré, mais il y a un risque de glissement), et elle est moins répandue aux états-Unis.

Entra?nement Torx

La tête de la vis à douille Torx présente un creux hexagonal unique avec des coins arrondis à chaque angle, nécessitant un tournevis Torx pour son utilisation. Cette conception offre non seulement une excellente rétention de l'outil, mais permet également la transmission d'un couple élevé tout en évitant efficacement d'endommager la tête de la vis.

Entra?nement hexagonal

Les vis à tête hexagonale ont une tête hexagonale encastrée qui nécessite une clé hexagonale ou un tournevis hexagonal pour être utilisée. Cette conception permet d'obtenir un couple important tout en évitant d'endommager la tête de la vis.

Robertson/Square Drive

L'entra?nement Robertson se caractérise par une simple cavité de forme carrée. Il assure une excellente transmission du couple, presque sans glissement, grace à ses parois profondes et droites qui agrippent fermement le tournevis. Vous pouvez même l'utiliser d'une seule main car la vis reste sur le tournevis.

Différents types de filets de vis

Les filetages varient en fonction des normes qu'ils respectent. En voici les principaux types :

Système international de filetage métrique

Il s'agit du système de filetage standard adopté par la norme nationale chinoise. Il se caractérise par une crête plate pour faciliter l'usinage et un pied arrondi pour renforcer la résistance du filet. L'angle du filet est de 60 degrés et ses spécifications sont indiquées par un "M". Les filetages métriques existent en deux variétés : grossier et fin. Par exemple, "M8*1,25" indique un filet métrique (M) d'un diamètre nominal de 8 mm et d'un pas de 1,25 mm. Des détails supplémentaires peuvent être trouvés dans la norme "GB/T 70.1-2008 Hexagon Socket Cap Screws" et ses documents de référence.

Filet standard américain

Ce type de filetage a des crêtes et des racines plates, ce qui améliore la résistance. Avec un angle de filetage de 60 degrés, ses spécifications sont basées sur le nombre de filets par pouce. Il est divisé en trois catégories : grossier (NC), fin (NF) et extra-fin (NEF). Par exemple, "1/2-10NC" désigne un filet avec un diamètre extérieur de 1/2 pouce, 10 filets par pouce et la désignation NC.

Fil unifié

Développée en collaboration par les états-Unis, le Royaume-Uni et le Canada, la norme Unified Thread est largement utilisée pour les filetages impériaux britanniques. Elle présente un angle de filetage de 60 degrés et est spécifiée en filets par pouce. Elle est classée en filets grossiers (UNC), fins (UNF) et extra-fins (UNEF). Par exemple, "1/2-10UNC" indique un diamètre extérieur de 1/2 pouce, 10 filets par pouce et la catégorie UNC.

Filet en V pointu

Ce fil en forme de V a des crêtes et des racines pointues, ce qui le rend relativement faible et moins courant. L'angle du fil est de 60 degrés.

Fil Whitworth

Filet aux normes britanniques avec un angle de 55 degrés, désigné par "W". Il est bien adapté aux processus de fabrication par laminage. Par exemple, "W1/2-10" indique un diamètre extérieur de 1/2 pouce et 10 filets par pouce.

Filet d'articulation

Défini par les normes allemandes DIN, ce filetage est utilisé pour des applications telles que les douilles d'ampoules et les raccords de tubes en caoutchouc. Son symbole est "Rd".

Filetage du tube

Ce filetage est con?u pour éviter les fuites. Les filetages de tuyaux sont couramment utilisés pour les raccordements de tuyaux de gaz et de liquides. Ils ont un angle de 55 degrés et se présentent sous deux formes : les filetages droits (étiquetés "P.S." ou "N.P.S.") et les filetages coniques (étiquetés "N.P.T."), qui ont une conicité de 1:16 (équivalant à 3/4 de pouce par pied).

Fil carré

Les filetages carrés offrent une grande efficacité de transmission, dépassée uniquement par les vis à billes. Cependant, une fois usés, ils ne peuvent plus être réglés à l'aide d'un écrou, ce qui limite leur utilisation. On les trouve souvent dans les vis d'étaux et les mécanismes de grues.

Filet trapézo?dal

Avec une efficacité de transmission légèrement inférieure à celle des filets carrés, les filets trapézo?daux présentent l'avantage de pouvoir être réglés avec un écrou après usure. La version métrique a un angle de filetage de 30 degrés, tandis que la version impériale a un angle de 29 degrés. Ils sont couramment utilisés pour les vis d'entra?nement des tours et sont désignés par "Tr".

Filet d'arc-boutement

également appelé filetage trapézo?dal, ce type de filetage est con?u pour la transmission d'une force unidirectionnelle. Il est utilisé dans des applications telles que les vérins à vis et les presses, et son symbole est "Bu".

Précision et résistance des vis

Les vis sont largement utilisées pour leur précision et leur résistance. En termes de précision, les vis standard peuvent être classées en trois catégories - A, B et C - en fonction de leur précision de fabrication : les catégories A et B sont des vis de précision et la catégorie C des vis grossières. Pour les vis d'assemblage utilisées dans les structures en acier, les vis de grade C sont généralement utilisées, sauf indication contraire. Il existe des différences significatives entre les les processus de fabrication pour des vis de différentes qualités de précision. Les tiges des vis de qualité A et B sont usinées sur la base de l'épaisseur de la tige. Tours CNC pour des surfaces lisses et des dimensions précises. Leur classe de performance matérielle est de 8,8, mais en raison de la complexité du processus de fabrication et d'installation, elles sont co?teuses et rarement utilisées dans la pratique. Les vis de classe C sont fabriquées à partir de barres rondes non traitées, qui ont des dimensions moins précises, et leur classe de performance des matériaux est de 4,6 ou 4,8. Elles se déforment considérablement lors des assemblages par cisaillement, mais elles sont faciles à installer et leur co?t de production est faible.

Les vis en acier au carbone et en acier allié sont classées en plus de dix catégories en termes de résistance, telles que 3,6, 4,6, 4,8, 5,6, 6,8, 8,8, 9,8, 10,9 et 12,9. Les vis de classe 8.8 et plus sont fabriquées en acier allié à faible teneur en carbone ou en acier à teneur moyenne en carbone et subissent un traitement thermique (trempe et revenu). 

Matériaux pour les vis

Les matériaux couramment utilisés pour la fabrication des vis sont les suivants : l'acier au carbone, l'acier inoxydable et le cuivre.

Vis en acier au carbone

C'est le type d'acier de base utilisé pour les vis. Il offre une bonne résistance à la traction et une bonne durabilité. sujet à la rouilleIl est donc souvent revêtu ou traité (par exemple, par zingage) pour améliorer sa résistance à la corrosion. Les nuances d'acier au carbone utilisées pour les vis sont les suivantes

• Acier à faible teneur en carbone : Q235(GB),1008,1015, 1018(AISI)
• Acier à moyenne teneur en carbone : acier 45# (GB), 1035, 1045 (AISI)

Vis en acier inoxydable

L'acier inoxydable contient du chrome (au moins 10-12%) et souvent du nickel. C'est un choix populaire pour les vis utilisées à l'extérieur, dans les environnements marins ou dans les équipements médicaux où la prévention de la rouille est essentielle. L'acier inoxydable est plus cher que l'acier au carbone. Les qualités d'acier inoxydable pour les vis sont les suivantes

• Acier inoxydable austénitique: 304, 316, 316L
• Acier inoxydable martensitique : 410, 420.

Vis en cuivre

Les vis en cuivre pur sont rares, mais elles sont utilisées dans des domaines spécifiques nécessitant une excellente conductivité électrique ou thermique, comme les systèmes de mise à la terre. Le cuivre est mou et sujet à l'usure, c'est pourquoi il est souvent allié (par exemple, au laiton) pour améliorer ses propriétés mécaniques. Les alliages de cuivre utilisés pour les vis sont les suivants H62, H65, H68.

Finitions de surface pour les vis

L'objectif premier d'un finition de la surface est de protéger les vis des facteurs environnementaux tels que l'humidité, les produits chimiques et les températures extrêmes, qui peuvent entra?ner la rouille, la dégradation ou la défaillance. En outre, les finitions peuvent réduire le frottement lors de l'installation, améliorer les relations couple-tension et donner un aspect poli aux applications visibles. 

Placage de zinc

Le zingage est l'une des finitions de surface les plus populaires pour les vis en raison de sa rentabilité et de sa solide résistance à la corrosion. Appliquée par galvanoplastie, une fine couche de zinc protège l'acier sous-jacent de la rouille en agissant comme une anode sacrificielle. Les variantes comprennent le zinc clair (finition brillante) et le zinc jaune (avec ajout de chromate pour une protection supplémentaire). Les vis zinguées sont largement utilisées dans la construction, l'automobile et les applications générales, bien qu'elles puissent ne pas suffire dans des environnements très corrosifs comme les zones c?tières.

Nickelage

Le nickelage offre une finition brillante et attrayante avec une bonne résistance à la corrosion et une bonne protection contre l'usure. Il est souvent utilisé pour les vis décoratives ou dans les applications nécessitant une résistance environnementale modérée, telles que la quincaillerie domestique ou l'électronique. Les vis nickelées résistent également au ternissement, ce qui les rend adaptées aux installations visibles.

Oxyde noir

Oxyde noir est un revêtement de conversion chimique qui donne un aspect noir mat et élégant et une légère résistance à la corrosion. Il est souvent associé à de l'huile ou de la cire pour renforcer la protection. Cette finition est populaire dans les armes à feu, les outils et les machines où l'esthétique et la faible réflectivité sont recherchées, bien qu'elle soit moins efficace dans des conditions très corrosives.

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Qu'est-ce que l'état de surface ?

L'état de surface se compose de trois éléments distincts : la rugosité, l'épaisseur et l'ondulation. Toutefois, il n'est pas rare que, dans les ateliers d'usinage, le terme "état de surface" soit utilisé pour décrire uniquement la rugosité de la surface. La rugosité est l'aspect de l'état de surface le plus souvent spécifié.

La?cité

La disposition est le terme utilisé pour décrire le motif dominant d'une surface et l'orientation de ce motif. La disposition est généralement produite par le processus de fabrication et peut être parallèle, perpendiculaire, circulaire, hachurée, radiale, multidirectionnelle ou isotrope (non directionnelle). 

La disposition fait référence au motif principal d'une surface et à l'orientation de ce motif. Il s'agit généralement d'un sous-produit du processus de fabrication. Les différents types de couches peuvent être parallèles, perpendiculaires, circulaires, hachurées, radiales, multidirectionnelles ou isotropes (sans direction préférentielle). 

Ondulation

L'ondulation fait référence aux variations de l'état de surface qui sont les plus espacées. De la manière la plus générale, les irrégularités périodiques de la surface sont plus grandes que la longueur d'échantillonnage utilisée pour mesurer la rugosité. Cependant, elles sont moins petites, plus courtes et plus réglementées que les défauts de planéité. Il est courant que l'ondulation de la surface soit due à un gauchissement lors du chauffage et du refroidissement, ou à des erreurs d'usinage, ces erreurs étant la conséquence d'un broutage ou d'une déflexion. 

La longueur d'évaluation est utilisée pour mesurer l'ondulation et un profil d'ondulation est généré dans cette longueur. Le profil d'ondulation n'inclut pas les irrégularités de la surface dues à la rugosité, à la planéité ou aux variations de forme. La distance entre les crêtes des vagues est appelée espacement d'ondulation (Wsm), tandis que la hauteur des vagues est établie par des paramètres tels que l'ondulation moyenne (Wa) ou l'ondulation totale (Wt). Les spécifications d'ondulation sont moins courantes que les spécifications de rugosité, mais elles sont très importantes pour les bagues de roulement ou les surfaces d'étanchéité. 

Rugosité de surface

La rugosité de la surface peut être considérée comme les pics et les vallées étroitement espacés sur une surface, et elle est le résultat de l'état du matériau et du processus de production utilisé.

Critères d'évaluation de la rugosité de surface

Longueur d'échantillonnage

La longueur d'échantillonnage est une longueur de référence spécifiée utilisée pour évaluer la rugosité de la surface. Elle doit être choisie en fonction des caractéristiques de formation et de texture de la surface. La longueur sélectionnée doit représenter avec précision les caractéristiques de rugosité de la surface. Lors de la mesure, la longueur d'échantillonnage doit suivre la direction générale du contour de la surface. L'objectif de la définition et de la sélection d'une longueur d'échantillonnage est de minimiser l'influence de l'ondulation et des erreurs de forme sur les résultats de la mesure de la rugosité.

Durée de l'évaluation

La longueur d'évaluation est la longueur totale utilisée pour évaluer la rugosité de la surface. Elle se compose d'une ou de plusieurs longueurs d'échantillonnage. étant donné que la rugosité de la surface peut varier d'une zone à l'autre d'une pièce, une seule longueur d'échantillonnage peut ne pas représenter entièrement ses caractéristiques de rugosité. Plusieurs longueurs d'échantillonnage sont prises pour obtenir une évaluation plus précise. En général, la longueur d'évaluation comprend 5 longueurs d'échantillonnage.

Ligne de référence

La ligne de référence est la ligne de base utilisée pour déterminer les paramètres de rugosité de la surface. Il en existe deux types :

• Ligne moyenne des moindres carrés : Ligne de contour géométrique qui minimise la somme des écarts quadratiques de tous les points situés à l'intérieur de la longueur d'échantillonnage. Elle constitue une représentation mathématique idéale du profil de la surface.
• Ligne de moyenne arithmétique : Cette ligne garantit que les zones du profil situées au-dessus et au-dessous d'elle sont égales à l'intérieur de la longueur d'échantillonnage.

La ligne de la moyenne des moindres carrés est la ligne de référence idéale, mais elle est difficile à appliquer dans la pratique. C'est pourquoi la ligne de la moyenne arithmétique est couramment utilisée à la place. Une ligne droite ayant une position similaire est souvent utilisée comme approximation pendant la mesure.

Terminologie de la rugosité de surface

Ra - La moyenne numérique de tous les pics et vallées sur la longueur de l'évaluation. Elle est également appelée moyenne de l'axe central (CLA).

Rz - Moyenne des pics les plus élevés et des vallées les plus basses consécutifs. La distance verticale entre le pic le plus élevé et la vallée la plus basse, la distance entre le deuxième pic le plus élevé et la deuxième vallée la plus basse, etc. Cette opération est généralement effectuée pour les cinq écarts les plus importants, puis une moyenne est calculée. Cette méthode permet d'éliminer les erreurs car Ra est relativement insensible à certains extrêmes.

Rmax - Distance verticale entre le sommet le plus élevé et la vallée la plus basse, calculée sur la longueur de l'échantillonnage.

Rp - Distance calculée entre le sommet le plus élevé du profil et la ligne moyenne à l'intérieur de la longueur d'évaluation.

Rv - Distance calculée entre la vallée la plus basse du profil et la ligne moyenne à l'intérieur de la longueur d'évaluation.

Tableau de conversion de la rugosité de surface

Le tableau ci-dessous présente la conversion entre les unités standard de l'industrie pour la mesure de la rugosité de surface. La connaissance de la conversion d'une unité industrielle alternative - par exemple, la rugosité de surface Ra en métrique et en impérial - à l'ISO pourrait bien être utile pour déterminer comment vous souhaitez obtenir votre finition de surface. 

Comment mesurer la rugosité de surface

Il existe plusieurs méthodes de mesure de la rugosité de surface, que l'on peut généralement diviser en quatre types : la mesure par contact, la mesure sans contact, la comparaison avec des échantillons connus et les méthodes en cours de fabrication.

Contact Stylus Profilometer

La mesure par contact est la méthode la plus couramment utilisée. Ce stylet en diamant se déplace de haut en bas lorsqu'il rencontre des pics et des vallées. Le déplacement est converti en valeurs numériques et affiché sur l'écran du profilomètre. Cette méthode permet souvent de mesurer jusqu'à 20 mm. Les profilomètres ne doivent pas être utilisés pour les surfaces molles ou facilement déformables, car le contact peut altérer la texture de la surface.

Méthodes sans contact

La mesure sans contact utilise l'optique ou la lumière pour mesurer la rugosité de la surface sans contact direct, comme la microscopie confocale à balayage laser et la triangulation laser. Un faisceau est projeté sur la surface pour mesurer la diffraction et les signaux réfléchis. Ces méthodes sont idéales pour les matériaux souples et les géométries complexes en raison de leur absence de contact avec la surface. Cependant, la précision est facilement affectée par la réflectivité et la couleur de la surface. 

Méthodes de comparaison

Les méthodes de comparaison utilisent des échantillons de rugosité de surface générés par des processus ou des équipements spécifiques. Les fabricants peuvent évaluer les paramètres de rugosité en comparant la surface avec l'échantillon à l'aide des sens tactile et visuel.

Méthodes en cours

les méthodes en cours de fabrication, telles que l'inductance, qui mesure la rugosité de la surface à l'aide de matériaux magnétiques et d'énergie électromagnétique. Ensuite, la valeur paramétrique mesurée peut aider à trouver des paramètres comparatifs de rugosité. 

Comment choisir la rugosité de surface appropriée ?

Dans certaines applications, la rugosité de la surface n'a pas beaucoup d'importance. Cependant, elle revêt une importance significative dans plusieurs autres scénarios. Dans les utilisations critiques, la rugosité de surface peut avoir un impact sur la fonctionnalité, les performances, la durabilité et l'apparence des pièces. Elle influe également sur la durée et le co?t de l'usinage.

Les exigences relatives au niveau de rugosité de la surface dans l'usinage CNC varient en fonction des différentes applications. Il n'existe pas de niveau de rugosité de surface intrinsèquement bon ou mauvais ; il s'agit plut?t de savoir s'il répond aux exigences spécifiques. Il est donc très important de déterminer la rugosité de surface d'usinage CNC appropriée pour votre pièce. Les facteurs suivants doivent être pris en compte lors du processus de sélection.

Fonctionnalité et objectif

Lorsqu'il s'agit de choisir la bonne rugosité de surface pour l'usinage CNC, l'utilisation prévue de votre pièce est le facteur le plus important à prendre en compte. La rugosité de surface peut affecter les caractéristiques de votre pièce et la manière dont elle interagit avec d'autres pièces et l'environnement de travail. Elle peut influencer le coefficient de frottement, les niveaux de bruit, la résistance à l'usure, la capacité d'absorption, les propriétés optiques, la capacité de charge, la durabilité, la conductivité électrique, la lubrification et bien d'autres fonctions et propriétés. Le tableau ci-dessous détaille les différentes fonctions des pièces usinées CNC, l'impact de la rugosité de surface sur ces fonctions et les niveaux de rugosité de surface recommandés correspondants.

Le tableau ci-dessous indique la rugosité courante pour différents procédés de fabrication.

Co?t et délai de production

L'obtention d'une rugosité de surface plus lisse dans le cadre de l'usinage CNC nécessite davantage de travail d'usinage. Pour obtenir des valeurs de rugosité faibles, il faut des vitesses de machine plus lentes, des avances plus fines et des coupes moins profondes. Pour des niveaux Ra de 0,4 et moins, un polissage supplémentaire peut être nécessaire. Le processus de fabrication précis et ces étapes supplémentaires demandent plus de temps et d'efforts, ce qui augmente le co?t de production.

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Surface Roughness: Ra Standard, Measure Methods最先出現(xiàn)在SogaWorks。

Qu'est-ce que la fonte d'aluminium ?

Les alliages d'aluminium moulés sont des alliages à base d'aluminium mis en forme par un procédé de moulage. Contrairement à l'aluminium corroyé, qui est fa?onné par des procédés mécaniques tels que le laminage ou l'extrusion, l'aluminium coulé est fondu et versé dans des moules, puis refroidi et fa?onné dans la forme souhaitée. Le processus de moulage permet de créer des géométries très complexes qui sont difficiles à produire par d'autres méthodes.

Composition des alliages d'aluminium coulé

Les alliages d'aluminium coulé se composent principalement d'aluminium (Al) et d'un ou plusieurs éléments d'alliage, tels que le silicium (Si), le cuivre (Cu), le magnésium (Mg), le zinc (Zn) et le manganèse (Mn).

Ces éléments sont ajoutés en tant qu'éléments d'alliage pour améliorer des caractéristiques spécifiques. 

Types d'aluminium moulé

La classification des alliages d'aluminium moulés repose principalement sur la nature élémentaire des principaux éléments d'alliage qui, à leur tour, influencent de manière décisive les propriétés de l'alliage. Il existe quatre catégories principales : A1-Si, Al-Mg, Al-Cu et Al-Zn. Chacune d'entre elles possède ses propres caractéristiques et convient à divers emplois dans plusieurs industries.

Alliages aluminium-silicium (Al-Si)

Les alliages aluminium-silicium sont parmi les alliages d'aluminium moulés les plus utilisés dans la fabrication en raison de leurs extraordinaires propriétés de moulage et de leur bonne résistance à l'usure. Ces alliages contiennent du silicium entre 10% et 25% et ont une faible densité, de faibles coefficients de dilatation thermique et une résistance spécifique élevée. Ces propriétés les rendent appropriés pour des composants tels que les blocs moteurs, les culasses et les roues.

Exemples de grades : A356, A360, A413

Alliages aluminium-magnésium (Al-Mg)

Les alliages Al-Mg restent importants en raison de leur résistance à la corrosion, de leur résistance moyenne à élevée et de leur bonne soudabilité. Avec une teneur en magnésium variant généralement entre 0,5-12%, ces alliages présentent des propriétés mécaniques améliorées. Ils sont utilisés dans les applications aérospatiales à la recherche de matériaux très résistants et légers, comme les structures marines, les trains d'atterrissage des avions et les emballages de produits alimentaires et de boissons. 

Alliages aluminium-cuivre (Al-Cu)

Les alliages AI-Cu possèdent une bonne résistance et une excellente usinabilité pour leur teneur en cuivre, généralement comprise entre 2 et 10%. Les principales applications de ces alliages sont l'aérospatiale, l'automobile et l'ingénierie structurelle.

Exemple de grades : A295

Alliages aluminium-zinc (Al-Zn)

Les alliages AI-Zn sont connus pour leur plus grande résistance, en particulier lorsqu'ils sont traités thermiquement. Compte tenu de leurs performances élevées, les alliages Al-Zn sont largement utilisés dans les applications de fabrication aérospatiale.

 Exemple de grades : A712.2

Alliages d'aluminium coulés courants

A356 : Matériau pour l'automobile et l'aérospatiale présentant une bonne ductilité et une bonne résistance.

A360 : Bien connu pour sa coulabilité, sa solidité et sa résistance à la corrosion, il est couramment utilisé dans les pièces automobiles telles que les roues et les composants du moteur.

A380 : Réputé pour son étanchéité aux fluides et à la pression, il est largement utilisé pour le moulage sous pression.

A390 : Matériau polyvalent présentant une plus grande solidité, une plus grande dureté et une meilleure résistance à la corrosion.

A413 : Alliage présentant une bonne coulabilité et une remarquable étanchéité à la pression ; une alternative à l'A380.

ADC12 : Alliage largement utilisé en Asie pour le moulage sous pression, avec de bonnes propriétés mécaniques et une bonne coulabilité. 

Procédés de la fonte d'aluminium

L'opération de fusion est la première étape de la production d'aluminium moulé. Elle consiste à fondre des matières premières, généralement de l'aluminium primaire, de l'aluminium recyclé et des éléments d'alliage. Le processus de fusion se déroule dans des fours dont la température est comprise entre 700°C et 800°C. Les éléments clés à prendre en compte lors de la fusion sont les suivants :

Prévention de l'oxydation. L'aluminium s'oxyde facilement à l'air libre, formant une couche d'oxyde d'aluminium (Al2O3). Des gaz inertes ou des agents fondants sont utilisés pour réduire l'oxydation.

Homogénéité de l'alliage. L'utilisation d'une méthode appropriée de mélange des éléments d'alliage permet d'obtenir une composition et des propriétés uniformes.

Il existe de nombreuses méthodes de moulage pour la production de pièces en aluminium moulé, toutes avec leurs avantages et leurs inconvénients.

Moulage au sable

Ce procédé de moulage au sable est l'un des plus anciens et des plus polyvalents dans le domaine du moulage de l'aluminium. Il consiste à fabriquer un moule permanent à partir d'un mélange de sable et à y verser du métal en fusion. Cette méthode fonctionne très bien pour les pièces en aluminium plus grandes et plus complexes et permet une certaine flexibilité en ce qui concerne la taille et la forme de la pièce.

Avantages : Faible co?t, adapté aux pièces complexes et de grande taille, et options de conception flexibles.

Inconvénients : Par rapport à d'autres méthodes, la précision dimensionnelle et l'état de surface sont moindres.

Moulage sous pression

Le moulage sous pression représente la méthode de la rapidité et de l'efficacité. Le procédé consiste à injecter de l'aluminium en fusion directement dans une matrice ou un moule sous très haute pression.

Avantages : Taux de production élevés, excellente précision dimensionnelle et finition de surface lisse.

Inconvénients : Co?ts d'outillage initiaux élevés, limités aux petites pièces moulées.

Moulage à la cire perdue

Dans le cas du moulage à la cire perdue, un modèle en cire est enduit d'une boue céramique pour produire un moule, chauffé pour faire fondre la cire, puis rempli d'aluminium en fusion. Cette technique est bien adaptée à la production de pièces moulées en aluminium à paroi mince, avec une épaisseur de paroi minimale de 0,40 mm. 

Avantages : Haute précision, excellente finition de surface et possibilité de générer des formes complexes.

Inconvénients : Processus co?teux et chronophage.

Moulage en moule permanent

La technique du moulage en moule permanent consiste à utiliser des moules métalliques réutilisables. Ce procédé consiste à verser de l'aluminium en fusion dans le moule permanent par gravité ou sous faible pression. Cette méthode est adaptée aux volumes modérés de pièces moulées en aluminium.

Avantages : Bonne finition de la surface, dimensions précises et temps de production plus court que pour le moulage au sable.

Inconvénients : L'outillage est plus co?teux et limité à des géométries simples.

Propriétés et avantages de la fonte d'aluminium

Propriétés mécaniques

Les alliages d'aluminium moulés présentent une gamme de propriétés mécaniques en fonction de leur composition et des traitements thermiques utilisés.

Poids léger

La légèreté est un autre attribut important de la fonte d'aluminium, qui pèse entre 2,57 et 2,95 g/cm3, ce qui la rend plus légère que d'autres matériaux tels que l'aluminium. fonte et de l'acier. Ce poids plus faible lui confère un rapport résistance/poids élevé, ce qui est avantageux lorsque l'on recherche à la fois la résistance et la légèreté.

Résistance à la corrosion

Les alliages d'aluminium coulé sont recouverts en surface d'une couche d'oxyde qui forme un bouclier protecteur, ce qui leur confère une excellente résistance à la corrosion. C'est pourquoi ils sont utilisés dans des applications en environnements corrosifs et hostiles, comme les composants marins et automobiles.

Conductivité thermique et électrique élevée

La fonte d'aluminium est utilisée de manière appropriée pour les échangeurs de chaleur, les bo?tiers électroniques et les composants électriques, car l'aluminium se caractérise également par une conductivité thermique et électrique élevée.

Conductivité thermique : 87-233 W/m-K

Conductivité électrique : 21-45 %

Haute qualité 

Les alliages d'aluminium moulés offrent une bonne précision dimensionnelle et une bonne finition de surface. La tolérance dimensionnelle est normalement comprise entre IT6 et IT7, et dans certains cas, elle peut atteindre IT4. La rugosité de la surface est généralement comprise entre Ra 5 et Ra 8, ce qui réduit la nécessité d'un traitement ultérieur. Il convient également de noter que les alliages d'aluminium moulés offrent une résistance et une dureté plus élevées que les pièces moulées en sable, la résistance étant normalement améliorée de plus de 25% à 30%, tandis que l'allongement est réduit d'environ 70%. Les propriétés mécaniques, bien qu'il y ait une baisse de l'allongement, conviennent encore à de nombreuses applications. En outre, la fonderie d'aluminium peut mouler des pièces complexes à parois minces, telles que des pièces moulées en alliage de zinc ayant une épaisseur de paroi minimale de 0,3 mm et des pièces moulées en aluminium ayant une épaisseur minimale de 0,5 mm ; la production comporte des trous de coulée d'un diamètre aussi petit que 0,7 mm, et les filets ont un pas minimal de 0,75 mm seulement.?

Avantages économiques

En raison de la grande précision et de la finition de la surface des pièces en aluminium moulé, elles ne nécessitent généralement pas ou peu d'opérations d'usinage supplémentaires. Cette amélioration concerne l'utilisation des métaux, la réduction des équipements d'usinage importants et les économies de main-d'?uvre. En outre, les pièces en aluminium moulé sont relativement moins chères en raison de l'efficacité du processus de moulage. 

Contr?le de la qualité dans la fabrication de l'aluminium moulé

Détection des défauts

La porosité, le retrait, les fissures et les inclusions sont quelques-uns des défauts qui peuvent survenir lors de la coulée de l'aluminium. Différentes méthodes sont utilisées pour détecter les défauts :

• Inspection visuelle : Observation des défauts de surface.
• Radiographie et tomodensitométrie : Détection des défauts internes.
• Contr?le par ultrasons : Mesure de la solidité interne et de l'épaisseur.
• Inspection par ressuage : Ceux qui révèlent les fissures superficielles.

Précision dimensionnelle

La précision du moulage est très importante, essentiellement pour le bon fonctionnement et l'ajustement. Diverses techniques telles que les machines à mesurer les coordonnées (CMM) et les systèmes de balayage laser sont utilisées pour garantir la précision des dimensions.

Finition de la surface

La finition de la surface est obtenue par anodisation, polissage et revêtement. Anodisation est un traitement de surface couramment utilisé qui augmente la résistance à la corrosion et améliore l'apparence.

Tendances futures dans la fabrication de l'aluminium moulé

Fabrication additive

Impression 3D de métaux gagne rapidement en popularité, offrant un moyen efficace et rapide de construire des géométries complexes tout en gaspillant peu de matériau. Elle est particulièrement adaptée au prototypage et aux petites séries. 

Fabrication durable

Le métal a une durée de vie beaucoup plus longue et le processus de recyclage de l'aluminium ne nécessite qu'environ 5% d'énergie, ce qui le rend plus respectueux de l'environnement. Les industries se concentrent avec succès sur les systèmes de recyclage en boucle fermée pour minimiser les déchets.

Alliages avancés

Des recherches sont toujours en cours pour synthétiser de nouveaux alliages d'aluminium moulé possédant des propriétés supérieures telles qu'une plus grande résistance à la traction, une meilleure conductivité thermique et une meilleure résistance à la corrosion. 

Conclusion

La fonte d'aluminium est l'un des matériaux les plus importants dans la fabrication moderne, car elle offre un mélange de légèreté, de résistance et de polyvalence recherché par de nombreuses industries. Comprendre la composition, le processus de fabrication, les propriétés et les applications de la fonte d'aluminium permet aux fabricants d'utiliser ce matériau d'une manière qui se prête à la création de produits innovants et performants. Au fur et à mesure que l'industrie évolue, les progrès en matière de légèreté, fabrication additiveet la durabilité élargiront encore les horizons de la fonte d'aluminium. Ce guide est une mine d'informations pour tous ceux qui souhaitent approfondir leur connaissance de la fonte d'aluminium et de sa position dans l'environnement de fabrication.

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Qu'est-ce que le piston ?

Le piston désigne l'élément mécanique cylindrique impliqué dans le mouvement de va-et-vient à l'intérieur des parois d'un cylindre dans un moteur ou un compresseur. Cette pièce est indispensable au fonctionnement d'un moteur à combustion interne, car c'est à ce stade que l'énergie créée par le processus de combustion peut être convertie en travail mécanique concret par le piston grace à ce processus essentiel. Le mode de fonctionnement d'un piston fonctionnel implique que la bielle transmette la force produite par la combustion au vilebrequin. La bielle assure le contact entre le piston et le vilebrequin. Parce qu'il fonctionne sous une pression incroyablement élevée et qu'il est soumis à des restrictions très strictes en matière de température et de frottement au cours de son processus opérationnel, la conception et la sélection des pistons revêtent une importance cruciale pour les performances globales et la durée de vie en service des applications.

Structure d'un piston

Le piston est généralement une pièce cylindrique con?ue pour s'adapter étroitement aux parois d'un cylindre. La plupart des pistons modernes sont fabriqués à partir d'alliages d'aluminium ou de fer ; ces métaux sont choisis pour leur résistance et leur légèreté. Les principales parties d'un piston sont les suivantes

Tête de piston: La surface supérieure du piston, qui supporte la pression exercée par les gaz de combustion. La forme et la taille de la tête du piston influencent à leur tour la disposition de la chambre de combustion, ce qui a une incidence sur le rendement du carburant et la puissance produite.

Paroi du piston : Les parois latérales cylindriques du piston sont con?ues pour résister à la pression des gaz et à la friction. L'épaisseur et la composition du matériau sont spécifiées pour permettre la dilatation thermique et empêcher la déformation à haute température.

Segments de piston: Ils sont fixés à la paroi du piston et sont traditionnellement divisés en segments de compression et segments d'huile. Les segments de compression assurent l'étanchéité du cylindre afin que les gaz de combustion ne s'échappent pas, et les segments d'huile régulent l'épaisseur du film d'huile afin que l'huile ne pénètre pas dans la chambre de combustion.

Goupille de piston: Un arbre qui relie le piston à la bielle, facilitant ainsi le mouvement vertical du piston à l'intérieur du cylindre, convertissant ainsi l'énergie dérivée de la combustion en mouvement mécanique.

Matériaux pour l'usinage des pistons

Le choix du bon matériau est très important pour garantir des performances optimales du piston dans une application donnée. Les matériaux idéaux utilisés pour les pistons doivent répondre aux exigences essentielles suivantes :

Stabilité thermique : Faibles coefficients de dilatation thermique et résistance élevée aux changements de température.

Léger : Densité réduite pour minimiser les forces dues à l'inertie lors des mouvements alternatifs.

Résistance mécanique élevée : Le matériau constitutif doit présenter une résistance élevée à la traction, à la fatigue et à l'allongement à des températures élevées.

Résistance à l'usure : Il présente une bonne résistance à l'usure et à la corrosion, ainsi qu'une faible friction dans des conditions de lubrification limite.

Usinabilité : Il présente une bonne coulabilité, une facilité de coupe et une compatibilité avec les procédés de traitement thermique.

Le rapport co?t-efficacité : Les matériaux doivent présenter un bon équilibre entre performance et co?t.

Le matériau prédominant pour les pistons modernes est alliages d'aluminiumLes alliages d'aluminium et d'aluminium sont des alliages de haute qualité, en grande partie grace à leurs excellentes caractéristiques et à leurs avantages. Les types les plus fréquents de ces alliages sont :

Alliages aluminium-cuivre (par exemple, alliage Y) : Haute résistance à la fatigue et bonne usinabilité, mais avec une densité et des coefficients de dilatation thermique élevés, d'où une utilisation moins fréquente à l'ère moderne.

Alliages hypoeutectiques aluminium-silicium : Ces alliages spéciaux, qui contiennent entre 8,5 et 10,5 % de silicium, sont particulièrement adaptés aux moteurs à essence à faible charge, où leurs caractéristiques peuvent être pleinement exploitées. Bien que ces alliages présentent une très bonne coulabilité, pouvant être moulés dans une variété de formes sans trop de problèmes, leur utilisation générale est quelque peu limitée par les problèmes que posent leurs caractéristiques de dilatation thermique plus élevées.

Alliages eutectiques aluminium-silicium : Ils contiennent ~12% de silicium et sont largement utilisés dans les moteurs à essence et diesel. Ils présentent une faible dilatation thermique, une excellente résistance à l'usure et de bonnes propriétés de coulée, mais une conductivité thermique et une usinabilité moindres.

Alliages hypereutectiques aluminium-silicium : Avec une teneur élevée en silicium de 18% à 23%, ces alliages spécialisés présentent d'excellentes propriétés et une résistance exceptionnelle à la chaleur et à l'usure au fil du temps. Cependant, malgré leurs caractéristiques favorables, ils posent de sérieux problèmes dans les processus d'usinage et de moulage. Ces alliages sont donc particulièrement adaptés aux applications soumises à des charges élevées, notamment dans les conceptions et les fonctionnalités des moteurs avancés.

Méthodes de formage des flans de piston

Moulage sous pression

Le moulage sous pression est la méthode la plus courante pour la production d'ébauches de pistons en aluminium, l'aluminium en fusion étant coulé dans un moule métallique. Cette méthode présente l'avantage d'une grande précision dimensionnelle et d'un bon rapport co?t-efficacité. Cependant, des défauts tels que des fissures thermiques et des porosités peuvent appara?tre.

Forgeage

Les pistons forgés sont utilisés dans les moteurs à hautes performances. Ce procédé permet d'obtenir des structures à grains fins, une résistance élevée et une excellente conductivité thermique. Les alliages hypereutectiques ne peuvent toutefois pas être forgés en raison de leur fragilité. Il faut donc contr?ler très soigneusement les paramètres de forgeage et de traitement thermique pour éliminer toutes les contraintes résiduelles.

Forgeage du métal liquide

Le forgeage de métal liquide est une technique hybride qui fait appel à la fois au moulage et au forgeage et qui consiste à verser du métal en fusion dans une matrice spécialement con?ue à cet effet. Une fois le métal versé, une pression est appliquée pour aider à la solidification du matériau dans la matrice. Il s'agit d'une méthode innovante pour fabriquer des structures denses avec un minimum de défauts de coulée, et donc d'un processus très efficace. Compte tenu de ses nombreux avantages, le forgeage de métal liquide est largement adopté dans la fabrication de composants de piston avancés.

Traitement thermique dans l'usinage des pistons

Le processus de traitement thermique améliore considérablement les propriétés mécaniques et thermiques des pistons et les rend donc plus efficaces et plus durables. Les étapes habituelles du processus de traitement sont les suivantes :

• Traitement du vieillissement : Le piston doit être chauffé à 220°C pendant 5 h ou 205°C pendant 7-9 h afin de stabiliser les dimensions et d'améliorer la dureté.
• Traitement T6 : Traitement en solution à 500°C pendant 4-6 heures suivi d'un vieillissement à 190°C pendant 8 heures pour améliorer la résistance et la dureté.
• Traitement T7 : Identique au T6 mais à des températures de vieillissement plus élevées pour stabiliser l'équilibre entre résistance et ductilité.

Procédés d'usinage pour les pistons

Dans la production de masse des pistons, des lignes d'usinage automatisées sont utilisées pour améliorer l'efficacité et le rendement. Elles impliquent les opérations suivantes :

Usinage CNC de précision: Les machines CNC comptent parmi les outils les plus importants pour la réalisation d'opérations fondamentales telles que le profilage des jupes. Cette opération nécessite généralement une conception en forme d'ellipse ou de tonneau, car cette forme est indispensable pour garantir des performances optimales au produit final.

Matériel spécialisé : Des machines spéciales et dédiées sont con?ues pour traiter de manière experte les caractéristiques non cylindriques, y compris les trous d'épingle et les géométries internes complexes. Ce souci du détail garantit le respect de tolérances strictes tout au long du processus.

équilibrage du poids : Tous les pistons utilisés dans le moteur sont adaptés avec précision en termes de poids afin de garantir un équilibre correct du moteur et des performances optimales. Bien entendu, cela se fait dans le cadre d'un niveau de tolérance donné ; la variation autorisée est de ±2 grammes pour les véhicules légers et de ±4 grammes pour les moteurs de poids lourds.

Etat de surface pour l'usinage des pistons

Les traitements de surface peuvent améliorer la durabilité et les performances des pistons :

Placage d'étain ou de plomb : Fournit d'excellentes propriétés anti-friction et raccourcit les périodes de rodage.

Revêtement en graphite : Il est appliqué dans les cas de charges élevées pour réduire l'usure et améliorer la lubrification.

Anodisation : Il s'agit d'un procédé qui forme une couche d'oxyde protectrice d'environ 0,1 millimètre d'épaisseur, ce qui augmente considérablement la résistance thermique.

Revêtement céramique : Appliqué sur les couronnes des pistons pour résister aux températures extrêmes et réduire le transfert de chaleur.

Inserts composites : Des matériaux tels que les fibres céramiques ou les mousses métalliques ont été utilisés pour améliorer de manière significative l'isolation thermique tout en faisant face à des températures élevées et à une expansion réduite.

Conclusion

L'usinage des pistons est un processus très complexe et sophistiqué qui associe parfaitement des matériaux avancés, des techniques de fabrication de précision et des traitements de surface de pointe pour des performances optimales. Les innovations dans le domaine de la science des matériaux, en particulier le développement d'alliages hypereutectiques, combinées à des procédés de fabrication avancés tels que le forgeage de métal liquide, garantissent que les pistons sont capables de répondre aux exigences de plus en plus grandes et rigoureuses des moteurs modernes. Grace à l'utilisation de technologies de pointe telles que l'usinage CNC, les fabricants peuvent atteindre un niveau de précision inégalé, une efficacité remarquable et une fiabilité exceptionnelle tout au long du processus de production des pistons.

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