Brevet FR2029680A1 — publié le 19701023

La présente invention concerne un produit auxiliaire destiné à augmenter la vie utile d'outils de coupe, comme par exemple des fraises, des forets, des outils de coupe de tour, des outils d'estampage, ainsi que d'aciers recouverts d'une couche de matière de coupe retardant l'usure. Il est cornu d'augmenter dans divers cas le rendement d'outils de coupage à lame déterminée géométriquement au moyen de traitements supplémentaires, par exemple dans le cas d'outils composés d'aciers à usinage rapide par nitruration, chromage dur, traitement à la vapeur surchauffée, phosphatation, chromisation, traitement électrique, sulfuration, carburation, vaporisation au plasma, etc. On utilise en outre fréquemment des lubrifiants refroidisseurs. Ces systèmes aqueux ou huileux renferment comme composés d'activation des sels, notamment des sels alcalino-terreni et de métaux alcalins, des mélanges de sel et de savon9 par exemple du savon de borax, ou des glyeolsp des alcools et autres liquides miscibles dans l'eau. En plus des savons et alcalis, utilises de préférence en solution dans l'eau, on utilise des lubrifiants refroidisseurs a base d'acides gras, du esters et de métaux saponifiés La disinu tion du frottement et de l'usure provent dans ce cas de la réac= tion avec les matières métalliques. A ces matières dont l'emploi est limité du fait de leur résistance thermique, on préfère des lubrifiants refroidisseurs9 formés par des composés solubles dans l'huile, dans lesquels on trouve notamment les éléments Cl, S et P. On a déjà décrit aussi l'emploi de solutions corrosives, par exemple des acîdsa###rganiques pour le traitement par enlève~ ment de copeaux des métaux. En particulier, les solutions doivent avoir un Ph de 1 à 5 et doivent conserver la valeur de Ph indépendamment des variations de concentration, du fait qdon utilise des solutions tamponnées, On utilise par exemple des acides formant des sels de métal lourd et de calcium difficilement solubles et comme sels tampons les sels de métal lourd et 3es sels alcalins des mêmes acides. Les sels de métal lourd et de métaux alcalins ont pour but de maintenir la valeur du Ph dans les limites mentionnées. Il est connu que l'on peut séparer en continu des couches de plomb galvaniques sur des outils de fraisage au cours de l'opération d'enlèvement de copeaux en utilisant une source de courant extérieure, ces couches s'usant constamment et se renouvelant en réduisant l'usure au coupage. Toutes les mesures citées présentent l'inconvénient qu'on ne peut obtenir que dans une mesure étroitement limitée l'augmentation de la vie utile, respectivement de la durée de tranchant-course de l'outil ainsi qu'un accroissement du rendement. La résistance thermique de lubrifiants refroidisseurs aqueux est limitée. Il résulte de cela des limites étroites de l'utilisation en ce qui concerne les pressions de travail, c'est-àdire que la vitesse de travail et l'importance des copeaux enlevés sont limitées. Par contre, les huiles ont un pouvoir d'absorption de chaleur considérablement plu faible que les 30 lutions aqueuses. Les solutions corrosives d'acides anorganiques ne représewtent dans la plupart des cas que des solutions partieli ee Utilisées comme lubrifiants ref-roidisseurs, ces solutions provoquent une corrosion élevée intolérable et accusent une résistance d8fec- tueuse avec un grand nombre d'élerilents mécaniqgoes A c#dse de ces défauts, il est nécessaire en général de procéder å an xrai- tement ultérieur coûteux.En outre, il faut souvent qu'avant leur utilisation, le-s outils soient Soumis à un usinage sup & é- mentaire et souvent très couteu . Les couches déposées dès avant l'utilisation de l'outil s'usent relativement vite, de sorte qu'il faut rénover ce dernier après une période relative ment courte. Il est nécessaire d'utiliser une source de courant extérieure supplémentaire pour déposer par galvanisation des couches de plomb des outils de fraisage, au cours de l'opération d'enlèvement de copeaux. De plus, la transmission de courant sur un outil en rotation est coûteuse et peu sûre. Le but de l'invention est d'élever les durées de tranchantcourse respectivement les durées de vie des outils de coupage, l'accroissement du rendement lors de l'enlèvement des copeaux, l'amélioration de l'aspect des surfaces des pièces d'usinage traitées et une meilleure possibilité d'enlèvement de copeaux pour des matières difficiles à usiner. Le problème de l'invention est d'obtenir ces résultats par an produit auxiliaire approprié s'écoulant sur les tranchants de l'outil, produit destiné à la formation de couches réduisant l'usure et le frottement dans les conditions régnant lors de l'enlèvement des copeaux et compensant les courants d'électrons nuisibles qui se produisent, sans influencer de manière négative les autres fonctions du produit auxiliaire. On a trouvé qu'en employant des solutions aqueuses électrolytiques de métal lourd; sans utiliser de source de courant extérieure, ou des solutions électrolytiques de métaux, dont les parties constitutives métalliques présentent les propriétés ca ractéristiques des métaux lourds, on arrive entre autres à augtenter plusieurs fois la durée de tranchant-course et la durée de vie de l'outil, ainsi qu'à accrottre le rendement. La solution électrolytique doit s'écouler constamment avec an débit suffisant sur l'outil coupant utilisé. Pour améliorer l'effet, par exemple l'augmentation de la capacité d'humidification et pour protéger contre la corrosion les ia##ines, outils et pièces usinées on utilise également des additifs appropriés connus, par exemple des substances actives en surface seulement et des inhibiteurs. Il est approprié d'utiliser un lubrifiant refroidisseur, compose de 3,6 parties en pourcentage de sel de métal lourd ou de sel de métal, dont les composantes métalliques possèdent des propriétés caractéristiques des métaux lourds, 0,2-0,3 parties en pourcentage de nitrites solubles dans l'eau, 5-20 parties en pourcentage de polyalcools et de leurs éthers, 3-10 parties en pourcentage de bases organiques et jusqu'à 88,2 parties en pourcentage d'eau. Les avantages de la solution conforme à l'invention résident notamment dans le fait qu'on obtient de plus grandes durées de vie et de tranchant-course de l'outil en comparaison des mesures connues jusqu'ici et par conséquent une diminution des frais de l'outil. De plus, il est possible de traiter de manière plus rationnelle des matières difficiles à traiter par enlèvement de copeaux ou impossibles à traiter jusqu'à présent. Des frais supplémentaires ne sont pas nécessaires car les solutions électrolytiques, telles que des lubrifiants refroidisseurs connus, peuvent être apportées ou enlevées. Il se produit une augmentation du rendement pour des durées de tranchant-course et de vie utile des outils inchangées et un accroissement correspondant de la vitesse d'avance et de coupe. L'invention sera mieux comprise à l'aide des exemples de réalisation ci-dessous donnés à titre non limitatif. EXEMPI## 1 Lors du fraisage en développante de C 60 avec une fraise cylindrique de 80 mm de diamètre (nombre de gouttes d'eau 10) et en employant une solution électrolytique de la composition suivante - 3 parties en pourcentage de sulfate de nickel 7 H20 - 0,2 partie en pourcentage de nitrite de sodium - 10 parties en pourcentage de polyglycol d'éthyle - 5 parties en pourcentage de triéthanolamine - 81,8 parties en pourcentage d'eau (Ph 8 à 9). On obtient pour une vitesse d'avance de 600 mm/mn des coupes d'ébauche, avec une vitesse de coupe de 35 m/mn, une profondeur de coupe de 3 mm et une largeur de fraisage de 40 mm. La largeur de marque d'usure moyenne de la fraise est de 0,3 à 0,4 mm après une durée de tranchant-course de l'outil de 30 000 mm. EXEMPLE 2 Lors du fraisage en développante de C 60 avec un acier rapide et en utilisant un électrolyte de nickel disponible dans le commerce,de composition nickel 38-42 g/l, chlorure 8-10 g/l, et acide borique 16-18 g/I, avec un Ph de 4-4,5 et à une température de 20#600C, on obtient une durée de tranchant-course de l'outil double pour des vitesses de coupe environ trois fois plus élevées. Pour une profondeur de coupe de 3 mm, la vitesse de coupe pour des temps de tranchant-course usuels (15 000 mm) est montée de 17 m/mn à 70 m/mn. Pour les mêmee conditions de coupe, l'outil dE fraisage est déjà totalement usé après 600 mm de course de fraisage en utilisant des émulsions d'huile soluble habitusllFs comme lubrifiants refroidisseurs. REVEN1)ICÂTIONS 1 - Emploi de solutions électrolytiques aqueuses de métal lourd ou de solutions de sels de métal, dont les cations, en ce qui concerne le comportement à l'usure, ont des caractéristiques de métal lourd, en mélange avec des additifs, sans source de courant extérieure, commme lubrifiants refroidisseurs pour le traitement de métaux par enlèvement de copeaux. 2 - Solution électrolytique de métal lourd suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle se compose environ de - 3 à 6 parties en pourcentage de sel de métal lourd - 0,2 à 0,3 partie en pourcentage de nitrite de sodium - 5 à 20 parties en pourcentage de polyalcool et de ses éthers - 3 à 10 parties en pourcentage de bases organiques et, j usqu'à 88,8 à - parties en pourcentage d'eau. 3 - Solution électrolytique de métal lourd suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce qu'elle a de préférence la composition suivante - 3 parties en pourcentage de sulfate de nickel 7H20 - 0,2 partie en pourcentage de nitrite de sodium - 10 parties en pourcentage de polyglycol d'éthyle - 5 parties en pourcentage de triéthanolamine - 81,8 parties en pourcentage d'eau.