3 choses qui rendent les métaux de précision précis

Que sont les "métaux de précision" ?

Dans le monde de l'usinage des métaux, les gens recherchent souvent ce qu'ils appellent des métaux de précision. mais qu'est ce que ca signifie exactement?

Selon l'application, le terme précision peut se rapporter à un certain nombre de caractéristiques :

• La précision des dimensions d'un métal
• La précision de sa composition
• La précision de la performance du métal.

Qu'est-ce donc qu'il est important de prendre en compte concernant les métaux de précision pour votre produit ou besoin de fabrication en termes de ces caractéristiques importantes ?

Dimensions des métaux de précision

Pour nos clients, les dimensions sont au centre des préoccupations lorsqu'il s'agit de métaux de précision. En fait, chez Metal Cutting, où nos tolérances de coupe très serrées peuvent entraîner des valeurs Cpk/Ppk élevées, nos méthodes offrent un niveau de précision dimensionnelle qui peut en fait être supérieur à ce dont un client a besoin.

En général, les dimensions précises et le coût sont fortement corrélés, dans la mesure où une plus grande précision s'accompagne d'un prix plus élevé. En effet, pour atteindre des dimensions précises, il faut généralement des machines qui ont elles-mêmes les tolérances les plus strictes, étant fabriquées à partir de composants aux tolérances les plus strictes

De plus, pour obtenir les résultats ultimes de ces machines, il faut des années d'expérience et les meilleurs opérateurs. Par conséquent, le coût des machines et de la main-d'œuvre - et, en fin de compte, le coût des métaux de précision avec des dimensions aux tolérances les plus strictes - est élevé.

La précision du laser en vaut-elle le coût ?

Un excellent exemple est le traitement au laser. Bien qu'elle puisse être polyvalente et précise, produisant des tolérances serrées et de petites saignées, la découpe au laser est généralement lente et coûteuse, en particulier pour la découpe à 2 axes.

Bien que les lasers de grande puissance puissent effectuer des coupes plus rapides, ils produisent des finitions de surface rugueuses et des zones larges et profondes affectées par la chaleur - probablement pas les résultats que vous recherchez dans les dimensions des métaux de précision.

Pour la découpe au laser des tubes, l'intérieur du tube doit être enduit d'un fluide anti-éclaboussures et les matériaux doivent être découpés au laser un à la fois, ce qui augmente le temps de production et le coût.

Est-ce que la 3D est tout ce qu'elle est censée être ?

Un autre exemple de compromis entre coût et dimensions est la fabrication 3D. Ici, le processus de frittage laser repose sur un certain nombre de variables, notamment :

• La taille du point laser
• La taille en microns de la poudre métallique
• Les intervalles de hauteur des marches "élévatrices" présentant la poudre fraîche à fritter au laser

Au début du frittage laser, ces gradations - en particulier les intervalles de hauteur des marches d'ascenseur - étaient assez importantes par rapport aux tours et fraiseuses de pointe de style suisse de la même époque.

Ainsi, bien que la méthode 3D puisse ajouter des caractéristiques métalliques qui ne pouvaient pas être obtenues par soustraction à l'aide d'un usinage conventionnel, le produit final était étonnamment rugueux. Cela était dû à la résolution relativement médiocre des premières impressions 3D.

Alors que la précision des intervalles, la taille de la poudre et la taille du laser sont grandement améliorées dans le frittage laser direct de métal d'aujourd'hui, certains de ces compromis de base demeurent.

Par exemple, il y a eu des progrès extraordinaires dans la réduction de la taille du spot laser. Cependant, cela s'accompagne d'une augmentation du temps nécessaire pour construire une pièce de manière additive.

Cela entraîne des prix de pièces plus élevés - et un autre exemple où une plus grande précision est corrélée à un coût plus élevé.

De plus, avec la nature du frittage et les défis du recuit, le frittage laser d'un matériau tel que le tungstène reste un travail en cours.

Bien que certaines avancées aient été réalisées - par exemple, en testant les propriétés du tungstène imprimé en 3D pour une utilisation dans la protection contre les rayonnements médicaux et l'imagerie nucléaire - le succès reste insaisissable pour le moment.

Composition des métaux de précision

Il existe de nombreux métaux et alliages d'ingénierie dont la composition les rend «précis».

Un exemple célèbre est l'alliage nickel-titane. Utilisé pour la première fois à l'époque pour fabriquer des montures de lunettes, le NiTi (ou Nitinol) est ce qui a fourni aux montures une mémoire de forme et une super élasticité, permettant aux montures robustes de résister à la flexion et de reprendre leur forme.

Aujourd'hui, le NiTi est largement utilisé pour les tubes dans l'industrie des dispositifs médicaux. (Vous pouvez en savoir plus sur le NiTi et d'autres matériaux de tubulure pour dispositifs médicaux dans notre livre blanc gratuit.)

Un autre exemple est l'élément de tungstène, qui nécessite une composition précise afin d'atteindre ses objectifs de performance souhaités et très spécifiques

Par exemple, pour les opérations de soudage automatisées à grande vitesse qui nécessitent des niveaux élevés de conductivité thermique et électrique et une dureté supérieure, Metal Cutting propose des électrodes hautes performances en tungstène pur.

L'élément tungstène et le NiTi illustrent parfaitement la dichotomie de base dans la composition chimique des métaux de précision :à savoir, la pureté par rapport à la recette. Pour certaines applications, un métal de précision est un élément pur, tel que l'élément de tungstène. Mais pour d'autres applications, il s'agit d'un mélange nécessitant une recette spécifique.

La recette variera, mais les résultats doivent être précis.

Les tests de pureté sont effectués avec des métaux de précision purs et ceux qui proviennent d'une recette, en déterminant le nombre de décimales de pureté (par exemple, 99,95 % à 99,99 %) et les pourcentages exacts d'ingrédients (par exemple, 55 % de nickel en poids).

Par exemple, NiTi est un mélange personnalisé qui varie selon le fabricant et n'est jamais exactement un mélange 50/50 de nickel et de titane.

En fait, alors qu'il devrait y avoir des spécifications ASTM pour tous les métaux, il y a des exceptions et NiTi en est un exemple :il n'y a pas de spécification ASTM pour cela. Même les métaux "purs", comme le titane pur, peuvent avoir différentes recettes (essentiellement des alliages) et être disponibles en différentes nuances.

Un autre bon exemple est l'acier inoxydable, qui est souvent allié à d'autres métaux. Différents fabricants produisent leur propre marque unique d'acier inoxydable en utilisant une recette secrète qui nécessite de la précision.

De la même manière que tous les beurres de cacahuètes ne sont pas identiques - même lorsqu'ils utilisent les mêmes ingrédients - tous les aciers inoxydables ne sont pas identiques. Chaque recette doit répondre aux exigences de test de pureté pour un certain ratio d'ingrédients, assemblés de manière cohérente et répétée, pour produire des métaux de précision.

La pureté peut également déterminer les résultats.

Dans notre entreprise, notre élément en tungstène pur est demandé pour être utilisé dans les lampes de projecteur. Ceux-ci sont encore utilisés dans des applications telles que les petits projecteurs portables autonomes parfois utilisés par les hommes d'affaires pour afficher des présentations à partir d'un ordinateur portable ou d'un ordinateur portable sur un écran.

Ces petites unités nécessitent une lampe très intense, et l'élément en tungstène utilisé doit être très pur pour atteindre ce niveau de performance.

Metal Cutting contient 99,999 % de poudre de tungstène pur qui, lorsqu'il est vendu sous forme de tige, fournit un élément de tungstène pur à 99,99 %. Cette pureté légèrement réduite (<100 %) est due à une infime quantité d'impuretés provenant de l'équipement de traitement.

Performance des métaux de précision

La performance peut être étroitement liée à la composition d'un métal. Par exemple, un nouveau métal peut être inventé ou un alliage spécialement conçu pour offrir une performance particulière. Un bon exemple est NiTi, l'enfant d'affiche pour la mémoire de forme, les alliages super-élastiques.

Une application nécessitant les performances de point de fusion élevé du tungstène - comme, célèbre, l'ampoule à incandescence - nécessite l'élément de tungstène le plus pur. Sinon, le matériau ne fonctionnerait pas correctement et tomberait en panne prématurément.

La performance des métaux peut également être affectée par le processus de production. Par exemple, le processus de formation d'un métal dans la forme requise, comme un fil, modifie la dureté du matériau.

Cela signifie que si une résistance à la traction spécifique est requise pour l'objectif final, la façon dont le fil est produit devrait être ajustée en conséquence - peut-être en ajoutant un processus de recuit pour maintenir les performances de traction nécessaires.

Un autre métal de précision utilisé pour ses performances est le magnésium qui, avec le fer, le zinc et le manganèse, trouve une large application dans les dispositifs médicaux en raison de ses propriétés bioabsorbables.

Bien que nous puissions imaginer que les performances sont liées aux engins spatiaux, aux satellites et à d'autres processus et équipements complexes à haute énergie, il n'y a probablement pas d'application plus importante que de s'assurer que le magnésium utilisé dans les stents bioabsorbables est fabriqué avec précision et se dégradera en toute sécurité dans le corps comme conçu.

Spécifiez quelle précision est pour votre besoins de fabrication.

La caractéristique la plus importante des métaux de précision - la chose qui rend un métal particulier précis - va varier en fonction de votre application et de vos objectifs de production.

Que vous mettiez l'accent sur les dimensions (comme c'est le cas ici chez Metal Cutting), la composition ou les performances, vous pouvez contribuer à garantir les meilleurs résultats et à optimiser la fabricabilité en élaborant avec soin les spécifications de vos pièces.