Optimisation de l’efficacité de fabrication : Guide des finitions de surface en usinage CNC (Commande Numérique par Ordinateur)

Pourquoi avons-nous besoin de la finition de surface en usinage CNC

En usinage CNC, la finition de surface joue un rôle essentiel pour améliorer la résistance à la corrosion, favoriser la propreté et l’hygiène, augmenter la productivité, préserver le contrôle qualité et améliorer l’apparence. Elle permet de transformer des pièces usinées rugueuses en pièces polies, fonctionnelles et esthétiquement agréables, conformes aux normes et aux attentes des clients. Plus précisément, la finition de surface influence fortement l’attrait visuel d’un produit. Une surface polie et lisse améliore l’apparence générale du produit et renforce sa valeur perçue par les consommateurs. Elle peut influencer la perception de qualité et de luxe associée au produit.

De plus, la performance des composants peut être affectée par la finition de surface, notamment dans les applications où les tolérances sont strictes. Les irrégularités, telles que les traces d’outil ou la rugosité, peuvent influencer l’ajustement, l’alignement et le fonctionnement des pièces associées. Une surface plus lisse contribue à une performance optimale, un assemblage précis et un fonctionnement correct du produit final.

Techniques de finition de surface en usinage CNC

Telle que usinée (As Machined)

« Telle que usinée » fait référence à l’état de surface d’une pièce immédiatement après l’usinage CNC. Lorsque qu’une pièce est désignée comme « Telle que usinée », cela signifie qu’aucune opération de finition ou de post-traitement n’a été réalisée après l’usinage.

Microbillage (Bead Blasting)

Le microbillage consiste à projeter de minuscules particules abrasives sur la surface d’une pièce à l’aide d’air ou d’eau à haute pression. Cette méthode crée une finition texturée ou mate en éliminant les bavures, revêtements et imperfections de surface. Sur les surfaces métalliques, le microbillage peut également fournir une finition satinée ou uniforme.

Brossage (Brushing)

Le brossage consiste à appliquer une finition brossée qui confère un aspect visuel distinct à la surface d’une pièce en utilisant une substance abrasive ou une brosse pour créer un motif de fines rayures circulaires ou de lignes parallèles. Cette technique permet de masquer de petites imperfections de surface tout en offrant un rendu esthétique unique.

Anodisation (Anodizing)

L’anodisation est un procédé électrochimique qui recouvre un objet métallique, généralement en aluminium, d’une couche protectrice d’oxyde. Elle crée une surface uniforme, brillante ou mate, résistante à la corrosion. Le procédé peut inclure l’ajout de colorants à la couche anodisée, ce qui améliore la résistance à la corrosion, durcit la surface et offre des finitions esthétiques. L’anodisation permet également de colorer les pièces dans une variété de teintes, les plus populaires étant le noir, le rouge et l’or.

Anodisation dure (Hard Coat Anodizing)

L’anodisation dure, également appelée anodisation type III, est un traitement de surface électrochimique qui recouvre les surfaces en aluminium ou en alliage d’aluminium d’une couche d’oxyde épaisse et durable. Elle est appelée « dure » car, comparée à l’anodisation traditionnelle, la couche résultante est beaucoup plus résistante à l’usure et plus dure. Pendant le processus d’anodisation, une oxydation contrôlée se produit à la surface de la pièce en aluminium, formant une couche d’oxyde d’aluminium intégrée à la surface et offrant une dureté et une résistance à l’usure accrues. L’épaisseur typique de la couche varie entre 25 et 100 microns (0,001 à 0,004 pouces), bien que des revêtements plus épais puissent être obtenus selon les besoins.

Anodisation conductrice (Conductive Anodizing)

L’anodisation conductrice est un traitement de surface électrochimique appliqué à l’aluminium ou aux alliages d’aluminium. Elle est souvent appelée anodisation de type II ou anodisation « architecturale ». Elle est dite conductrice car elle améliore la conductivité électrique de la surface anodisée. Ce procédé est généralement utilisé pour les applications de mise à la terre électrique ou de blindage EMI/RFI.

Le procédé d’anodisation conductrice est similaire à l’anodisation conventionnelle de type II, mais il utilise généralement des tensions plus faibles et des durées d’anodisation plus courtes. Les pièces en aluminium à anodiser servent d’anode (électrode positive) et sont immergées dans une solution électrolytique contenant généralement de l’acide sulfurique. Le bain contient également une cathode (électrode négative). Lorsqu’un courant continu (CC) est appliqué, une couche d’oxyde se forme à la surface de l’aluminium par un processus d’oxydation contrôlée.

Le procédé produit une couche anodisée relativement mince et poreuse, généralement comprise entre 5 et 25 microns (0,0002 à 0,001 pouce). La porosité de cette couche augmente la surface active et améliore la conductivité électrique.

Sérigraphie (Silkscreen)

La sérigraphie est une technologie d’impression qui peut être utilisée conjointement avec les procédés CNC pour appliquer de l’encre sur une surface à l’aide d’un écran à mailles fines. Elle permet d’imprimer des motifs, logos ou graphiques sur des pièces ou des composants.

L’utilisation de la sérigraphie dans les procédés CNC présente plusieurs avantages. Elle permet d’appliquer des motifs complexes et multicolores sur des pièces usinées CNC, qu’elles aient des surfaces planes ou légèrement courbes. Elle améliore également l’identification des produits et leur aspect esthétique en permettant la personnalisation avec des logos, du branding, des numéros de série ou d’autres marquages.

Il convient toutefois de noter que les pièces présentant des surfaces relativement planes ou légèrement courbes sont les mieux adaptées à la sérigraphie. Les pièces à géométrie complexe ou à surfaces irrégulières peuvent nécessiter d’autres techniques, telles que l’impression numérique ou la tampographie. Le choix approprié des encres, des écrans et des paramètres d’impression permet également d’assurer la compatibilité avec les matériaux, l’apparence souhaitée et les performances attendues.

Marquage laser (Laser Marking)

Le marquage laser est une technique largement utilisée en combinaison avec les logiciels CNC pour appliquer des marquages précis et durables sur la surface d’une pièce ou d’un composant. Il utilise un faisceau laser pour créer des marquages à fort contraste, sans contact direct avec le matériau. Dans le marquage laser, le laser est utilisé pour marquer ou coder de manière permanente la surface d’une pièce. Cette technique est couramment employée pour le branding, la traçabilité, la sérialisation et l’identification des produits. Le marquage laser peut être appliqué sur divers matériaux, notamment les métaux, les polymères, les céramiques et bien d’autres.

Gravure chimique (Acid Etching)

La gravure chimique est un procédé qui consiste à retirer sélectivement de la matière de la surface d’une pièce à l’aide d’une solution acide. Une substance chimique est appliquée sur le substrat afin d’éliminer des zones spécifiques du matériau, laissant un motif ou un design permanent et contrôlé. Cette technique est couramment utilisée sur divers matériaux, notamment les métaux, le verre, les céramiques et certains polymères, afin de créer des motifs complexes avec une profondeur précisément maîtrisée.

Autres techniques de finition de surface en usinage CNC

- Polissage manuel

- Polissage par vapeur

- Polissage miroir

- Électropolissage

- Revêtements PVD et CVD

- Passivation

- Revêtements antimicrobiens

- Brunissage

- Ablation laser

Conclusion

En conclusion, l’obtention de la finition de surface souhaitée constitue un aspect essentiel de l’usinage CNC (Commande Numérique par Ordinateur). La finition de surface n’influence pas seulement l’esthétique des pièces, mais joue également un rôle déterminant dans leur fonctionnalité et leurs performances.

Dans ce guide, nous avons présenté plusieurs méthodes courantes de finition de surface utilisées en usinage CNC. Lors du choix de la technique de finition appropriée, il est essentiel de prendre en compte le matériau, les spécifications de conception, l’application prévue et l’état de surface recherché.Afin d’obtenir les résultats attendus tout en préservant l’intégrité des pièces usinées CNC, il est important de respecter les instructions des fabricants, les bonnes pratiques industrielles et de s’assurer que la surface est correctement préparée.