Fiabilité du process pour l’usinage à sec des empilages CFRP / aluminium

Les empilages CFRP / aluminium sont utilisés sur les dernières générations de pièces aéronautiques. Afin de répondre aux enjeux et aux défis des industriels, Mapal a développé un foret doté d’un étage de fraisurage pour l’usinage à sec.

Pour l’assemblage, de nombreux trous sont percés et fraisurés sur ces composants pour les connections par rivets, la plupart du temps avec des UPA (unités de perçage automatique). La précision des géométries de ces trous est cruciale. Les trous doivent présenter exactement le même diamètre dans les deux matériaux. Le perçage se fait toujours de l’extérieur vers l’intérieur : entrée et fraisurage dans le CFRP, et sortie dans l’aluminium. C’est en micro-pulvérisation (MQL) que ces opérations se faisaient jusqu’à présent. Après l’usinage, les composants devaient être démontés, nettoyés et remontés. De plus, l’usinage se faisait généralement en plusieurs opérations successives. Différents outils étaient utilisés pour le perçage, l’alésage au diamètre final, et le fraisurage. Le process complet était donc chronophage et coûteux, et les géométries requises n’étaient parfois pas tenues. Par exemple, l’alésage et le fraisurage n’étaient pas toujours alignés.

Afin d’optimiser ce process, le centre R&D de Mapal situé près de Nantes, et dédié au secteur aéronautique, a développé un foret avec un étage de fraisurage pour l’usinage à sec. La géométrie spéciale de l’outil évite de transmettre à la pièce l’échauffement causé par l’usinage. Ainsi, la micro-pulvérisation (MQL) peut être supprimée et ni la pièce ni son environnement ne sont souillés par le liquide de coupe.

Un revêtement diamant pour multiplier par 8 la durée de vie de l’outil

Le foret deux lèvres carbure monobloc de Mapal allie les avantages d’un foret pour l’aluminium et ceux d’un foret pour le CFRP et dispose d’un double angle de pointe pour un bon centrage et la réduction des bavures. L’évacuation optimale des copeaux est assurée par des dégagements spécialement conçus. Cet outil permet également d’éviter tout délaminage et dépassement de fibres pour le fraisurage dans le CFRP. C’est une correction de la face de coupe sur l’étage de fraisurage qui permet au foret Mapal d’obtenir ces résultats. Le CFRP étant un matériau extrêmement abrasif, le foret est revêtu diamant, permettant de multiplier par 8 la durée de vie de l’outil par rapport à un foret non revêtu.

Cet outil de perçage / fraisurage pour l’usinage à sec des empilages CFRP / aluminium rencontre un grand succès lors de son utilisation chez les clients. Une vitesse de 5000 rpm et une avance de 0.1 mm sont ici appliquées. Ce foret impressionne non seulement grâce à ses bons résultats en termes de fiabilité de process, de durée de vie et de résultats d’usinage, mais aussi grâce à sa grande stabilité. Il est disponible du diamètre 4.1 à 11.11 mm avec l’étage de fraisurage correspondant.

Usinage à sec des empilages alu-alu

Mapal propose également des forets pour réaliser l’usinage à sec des empilages alu-alu. La suppression de la micro-lubrification permet ici aussi d’économiser un important travail de nettoyage. De plus, les diverses caractéristiques mécaniques des deux alliages d’aluminium présents sur les fuselages sont un vrai défi pour l’usinage. Aucune bavure n’est admise, ni à la sortie de l’alésage, ni entre les deux couches.

Là encore, Mapal a relevé le défi en développant un nouveau foret fraisureur pour la réalisation à sec de ces opérations. Le revêtement spécifique du foret empêche les dépôts des matériaux sur l’arête de coupe, et la bonne évacuation des copeaux est assurée par la goujure dédiée. Le refroidissement est effectué avec de l’air pulsé qui empêche la montée en température de l’outil et optimise aussi l’évacuation des copeaux.

EQUIP’PROD  •  N° 105 Janvier 2019