Comment choisir son média abrasif ?

Le choix de l’équipement le mieux adapté à une opération de tribofinition est un point important dans notre gamme de plus de 150 modèles différents (vibrateurs, différentes familles de centrifugeuses, tonneaux rotatifs…).

Le choix des médias est tout aussi important, voir plus ; mais la gamme de plus de 6500 produits peut paraitre difficile à comprendre.

Ils sont choisis en fonction de :

– L’objectif recherché (ébavurage, polissage ^[1], rayonnage d’arrêtes, brillantage, effet mat…) et la matière des pièces qui définissent la nuance du média (plus ou moins abrasif, ou polissant) ; ainsi, dans le cas de matières plus dures telles que des aciers trempés ou des céramiques ou zircones, on choisira un abrasif plus puissant que s’il s’agit de matières plus ductiles telles que du laiton, de l’Aluminium, du Niobium ou de l’Or.

– La taille et la morphologie des pièces définissent la forme et les dimensions du média

Principaux codes-produits :

Codification forme :

– ACC : angle cut cylinder : cylindre coupe anglée ou biaise

– SCC : straight cut cylinder : cylindre coupe droite

– ACT : angle cut triangle : triangle coupe anglée ou biaise

– SCT : straight cut triangle : triangle coupe droite

– BALL : bille

– SCTS ou ACTS : tristar coupe droite ou coupe biaise

– P : pyramide

– WEDGE : wedge

– CONE : cone

– PARABOLOID : paraboloïde

Codification matière les plus courantes (liste non exhaustive) :

Céramique :

• MGA : abrasif
• FGA : peu abrasif

Porcelaine :

• PW : grain moyen
• FPW : grain fin
• FPRW : grain très fin

Plastique :

• TKS/TKX : très abrasif
• TKV/TKG : abrasif médium
• TKM/TKK : abrasif light
• TKP : polissant

Métallique :

• SS304 : inox 304
• SS316 : inox 316
• Cu : Cuivre

Les médias céramiques et polyesters (plastiques) sont composés d’un liant et de poudres abrasives ; ces poudres abrasives sont caractérisées par leur composition (Al2O3-alumine ou oxyde d’Aluminium, SiO2, SiC-carbure de Silicium, diamant, BoC-Carbure de Bore, BoN…) et par leur taille de grain ; cette taille de grain définit le pouvoir abrasif du média ; plus il est gros, plus l’enlèvement de matière à chaque passage du grain sera important, mais génèrera une rugosité de qualité moyenne voir faible.

La taille de grain de ces poudres est exprimée en mesh ou en microns ; attention ces 2 échelles sont opposées – plus la valeur en mesh est faible, plus la valeur en microns est grande et vice-versa.

Enfin, il faut absolument distinguer le média de la poudre abrasive qui le constitue ; le média est comme une meule constituée d’un liant dans lequel sont positionnés en surface et à coeur des grains abrasifs ; ce sont ces grains abrasifs qui génèrent l’enlèvement de matière ; ces grains abrasifs disposent d’arrêtes vives qui comme des outils vont progressivement voir leur acuité se dégrader et ainsi perdre de leur pouvoir de coupe ; pour éviter ce problème, le liant doit s’user de quelques microns pour faire apparaitre de nouveaux grains abrasifs dont les arrêtes de coupe vives donneront un nouveau pouvoir de coupe.

A noter que dans certains cas, il est possible de combiner des médias abrasifs (disposant de grains abrasifs) avec des poudres abrasives libres ; il est également possible de n’utiliser que des poudres abrasives libres sans médias (en général sur des équipements à haute énergie)…

Quelques éléments de base permettant le choix du bon média :

• toujours choisir le plus gros média possible qui permet de « toucher » toutes les zones à traiter
• plus le média est gros, plus il aura de puissance ; il aura ainsi plus d’efficacité pour éliminer certaines bavures résistantes et réduira le temps de cycle
• pour ébavurer ou polir un perçage de diamètre 10, trois stratégies aparaissent : solution A : on accepte que les médias pénètrent complètement dans le perçage (au risque de voir persister certains médias dans les perçages après process et nécessiter un contrôle) : le choix pourra se porter sur des cylindres diamètre 8 ; une coupe biaise permettra de faciliter l’introduction des médias dans le perçage ; on veillera à éliminer les médias dont le diamètre approchera diamètre 5, car il se bloqueront à deux médias (5+5=10); solution B : on refuse que les médias pénètrent complètement dans le perçage : le choix pourra se porter sur des cylindres diamètre 12 ; la pointe liée à la coupe biaise permettra de traiter l’entrée du perçage ; cette solution résente des limites si l’on souhaite atteindre une zone qui n’est pas à proximité immédiate de l’entrée du perçage ; solution C : même philosophie que la solution B, mais en utilisant par exemple CONE TKS 12*12 (la pointe du cone pénétrera le perçage sans y rentrer complètement) ou ACTS MGA 15*15 (forme tristar coupe biaise)
• ne pas oublier d’intégrer l’étape de séparation entre les pièces et les médias en fin de process ; si les pièces ou les médias sont magnétiques (voir centrifugeuses magnétiques), le problème est simple; dans le cas contraire, la séparation sera dimensionnelle, soit sur tamis manuel pour de petites quantités, soit sur tamiseur vibrant ^[2], si la méthode se veut plus industrielle; les dimensions des médias doivent être suffisamment différentes de celles des pièces.
• ne pas oublier que les médias ont une vitesse d’usure liée à leur pouvoir abrasif ; le choix de la composition des médias que ce soit des médias céramiques ou plastiques (polyester) est toujours complexe, puisque vous devez arbitrer entre :
  -un média avec un fort pouvoir abrasif qui réduira le temps de cycle pour un objectif donné mais qui s’usera plus rapidement
  ou
  -un média avec un plus faible pouvoir abrasif qui rallongera le temps de cycle pour un objectif donné mais qui s’usera moins rapidement.
  Mis à part les médias en porcelaine (céramique blanche), avoir des médias qui ne s’usent pas signifie qu’ils ne travaillent que très peu, voir pas du tout et au lieu d’ébavurer ou de polir les pièces, ils génèrent parfois des effets d’écrouissage, souvent nuisibles à la qualité des surfaces.
  le choix des médias dépend également de la puissance fournie par l’équipement de tribofinition utilisé ; ainsi, si vous utilisez des équipements de faible puissance, vous privilégierez souvent des médias avec un fort pouvoir abrasif; pour les équipements les plus puissants, comme des centrifugeuses satellitaires, vous pourrez être amenés à réduire le pouvoir abrasif des médias choisis (sauf si votre priorité est de réduire vos temps de cycle, en particulier dans le cas de gros enlèvements de matière comme on peut l’observer dans la fabrication additive).
  Enfin, le réglage du variateur aura également un effet sensible sur la vitesse à la fois d’enlèvement de matière et de vitesse d’usure des médias ; vous pourrez ainsi obtenir des résultats très proche en utilisant dans un cas des médias très abrasifs avec une vitesse de fonctionnement modérée, dans un autre cas des médias moins abrasifs avec une vitesse de fonctionnement modérée.
  Vous devrez également prendre en compte la masse de vos médias comme paramètre déterminant dans l’efficacité d’un process. Plus l’inertie du média est élevé, plus la pression appliquée sur la surface de la pièce à traiter sera importante et par conséquent l’enlèvement de matière ; des médias triangulaires de type SCT MGA 6*6, aurons un effet plus élevé que des médias triangulaires de type SCT MGA 4*4 ; lors de process longs ou très énergiques, vous devrez prendre en compte l’usure de ces médias, si vous voulez définir une loi d’usure de vos pièces précise ; ainsi, souvent, notre laboratoire pourra vous définir des règles de remplacement des médias afin de garantir une parfaite reproductibilité de vos process.
• le choix de médias céramiques ^[3] ou de médias plastiques (polyester) ^[4], peut être assez délicat ; les principales différences tiennent à leurs densités respectives ; pour la céramique, la densité est en général de 2.7 g/cm3, alors que celle des médias plastiques est de 1.5-1.8 g/cm3 ; ainsi, en considérant le même équipement, fournissant une énergie équivalente, les médias céramiques permettront d’obtenir un enlèvement de matière plus important, un meilleur ébavurage, voir un temps de cycle plus court ; par contre, pour des matières plus ductiles, telles que les alliages d’Aluminium ou de Cuivre, la céramique peut marquer les surfaces, ce qui conduirait à privilégier les médias plastiques à la fois moins lourds à volume équivalent et moins durs ; mais ces règles sont à adaptées en fonction de la puissance et de la capacité en litres des équipements utilisés…
• afin d’améliorer la qualité des surfaces des pièces après ébavurage ou polissage, il peut être nécessaire de roder les médias ;
  Objectifs du rodage : Il va permettre de faire disparaitre le mieux possible les arrêtes vives ainsi que les irrégularités liées au mode de production des médias ; il concerne principalement les médias céramiques (en particulier la céramique blanche ou porcelaine car elle est plus dure), mais les médias en polymère ou métaux sont également à roder.
  En fin de rodage, les médias devront être séchés ; il faudra ensuite les tamiser pour en évacuer les brisures éventuelles (tamis manuel ou tamiseuse vibrante)

  Procédure en vibrateur :
  Remplir le vibrateur de médias à 60-70 % du volume de travail.
  Ajouter de l’eau pour qu’elle affleure le niveau de médias.
  Ajouter une dose réduite d’additif type ABC PULIB 6140 (50 % de la dose habituelle).
  Pour accélérer le rodage, vous pouvez ajouter un abrasif de type MP A60 (soit pour un vibrateur de 50 litres, environ 0.5 kg).
  Faire fonctionner le vibrateur à vitesse maximum pendant 2 x 12 heures avec un contrôle du niveau d’eau après 12 heures (rajout si niveau d’eau trop faible).
  Effectuer ensuite un rinçage abondant pour éliminer l’abrasif en poudre (ABC A60), puis un séchage des médias.
  Tamisez afin d’éliminer le reste d’abrasif ainsi que les brisures de médias.

  Si le rodage s’avère insuffisant, reproduire une deuxième fois le même cycle.

  Procédure en centrifugeuse satellitaire :
  Remplir les satellites de médias à 60-70 % du volume de travail.
  Ajouter de l’eau pour qu’elle affleure le niveau de médias.
  Ajouter une dose réduite d’additif type ABC PULIB 6140 (50 % de la dose habituelle).
  Pour accélérer le rodage, vous pouvez ajouter un abrasif de type MP A60 (soit pour un vibrateur de 50 litres, environ 0.5 kg).
  Faire fonctionner la centrifugeuse à 60% de sa vitesse maximum pendant 2 x 4 heures avec un contrôle du niveau d’eau après 4 heures (rajout si niveau d’eau trop faible).
  Effectuer ensuite un rinçage abondant pour éliminer l’abrasif en poudre (ABC A60), puis un séchage des médias.
  Tamisez afin d’éliminer le reste d’abrasif ainsi que les brisures de médias.

  Si le rodage s’avère insuffisant, reproduire une deuxième fois le même cycle.

• ces quelques éléments assez basiques vous permettront d’éviter les erreurs les plus simples ; n’hésitez pas à nous solliciter pour des conseils plus complets ; l’équipe d’ingénieurs et techniciens de notre laboratoire d’essai est à votre disposition ; le laboratoire dispose d’une trentaine d’équipements différents ainsi que d’une gamme de plus de 6500 médias différents pour vous aider à trouver la bonne solution ou pour optimiser votre solution actuelle.