Sciage d'éléments purs
Les éléments insolites du cours de chimie
L'utilisateur classique de scies à ruban et de scies circulaires a l'habitude de scier des aciers de construction, des aciers à outils, des aciers inoxydables, des alliages à base de nickel à haute résistance ou du titane, puis de les soumettre à un usinage ultérieur. Mais rares sont les utilisateurs qui ont déjà usiné des éléments purs.
Pour la société H.C. Starck Hermsdorf GmbH, située à Hermsdorf en Thuringe, c'est précisément le quotidien. L'entreprise compte parmi les principaux fournisseurs mondiaux de produits semi-finis et de composants en métaux réfractaires tels que le molybdène, le tungstène, le tantale et le niobium. En raison de leurs points de fusion élevés, ces composants sont utilisés dans les domaines de la technologie médicale, de l'électronique ainsi que de l'aéronautique et de l'aérospatiale. L'entreprise met l'accent sur une gestion respectueuse des ressources et réintègre les déchets et les copeaux générés dans un cycle de recyclage.
Pour la tâche consistant à scier des lingots de Mo recyclés et fondus par faisceau d’électrons, ou des barres de tantale (Ta) et de niobium (Nb) obtenus par fusion au faisceau d’électrons, d’une section de 160 x 60 mm et de barres rondes jusqu’à Ø 207 mm, qui sont ensuite laminés en fines tôles destinées à la production de plaquettes, une solution de sciage adaptée a été recherchée. Behringer n’ayant jusqu’alors aucune expérience dans ce domaine de sciage particulier, des essais de coupe ont été organisés au sein du centre technologique de l’entreprise afin de tester différentes combinaisons de machines et d’outils et d’élaborer une solution de sciage adaptée.
Le tantale est pratiquement impossible à scier
« Avec une densité d’environ 16,6 g/cm³, même un petit morceau de tantale ne s’enlève pas comme ça, comme nous avons pu le constater en direct lors de l’essai de sciage réalisé au centre d’essais de Behringer. Ces essais de sciage concluants ont d’ailleurs été la raison principale pour laquelle le marché a été attribué à Behringer », explique Andreas Mund, ingénieur de projet au sein du département technique chez H.C. Starck.
En raison de la dureté particulière de ce matériau, le tantale est très difficile à scier. Pour parvenir à réaliser une coupe à la scie, il est indispensable d’utiliser une lame en carbure à angle de coupe positif et de surveiller en permanence les forces de coupe.
« Le processus de sciage est très « difficile ». La lame vibre constamment et on entend à quel point le tantale est difficile à scier. Pour obtenir malgré tout une qualité de coupe satisfaisante, il faut un châssis de base très stable », poursuit-il.
C’est là que la base solide de la scie à ruban automatique HBE321A Dynamic fait la différence : elle combine un châssis de sciage stable en fonte grise amortissant les vibrations et un système de guidage précis de type portique. L’avance de sciage est commandée avec précision à l’aide d’une vis à billes et d’un servomoteur. Afin de protéger la lame de scie en carbure utilisée contre toute surcharge, le système de contrôle de la pression de coupe, très sensible, surveille en permanence les forces de coupe exercées et régule l’avance de la scie de manière dynamique. « Même si la vitesse de coupe n’est pas notre priorité absolue, une coupe fiable et sûre, sans rupture de la lame, est primordiale pour nos matériaux les plus coûteux. »
Le traitement du molybdène, du tantale et du niobium étant soumis à des directives strictes, chaque copeau doit, dans la mesure du possible, être récupéré après le sciage et réintroduit dans le processus de fusion. Les grandes portes de la HBE321A Dynamic, ainsi que le convoyeur à copeaux qui peut être retiré de la scie à ruban en quelques gestes, constituent un atout en termes d’accessibilité et de nettoyage.
L'utilisation intuitive du terminal de commande BT65 grâce à des pictogrammes simples facilite le pilotage au quotidien ; de plus, l'écran tactile peut être utilisé même avec des gants de travail.
Afin de pouvoir travailler avec une surépaisseur minimale, l'écart de coupe est surveillé en permanence. Si la pression de coupe atteint les valeurs limites définies, l'avance et la vitesse de coupe sont régulées en conséquence grâce au système de surveillance de la pression de coupe.
Avant de prendre sa décision d’achat, H.C. Starck a étudié l’ensemble du marché des scies et réalisé des essais de sciage avec différents fabricants. « Ces essais se sont avérés bien moins concluants que les essais de coupe effectués au centre d’essais de Behringer. Sur le plan tarifaire également, les machines concurrentes ne présentaient aucun avantage pour nous », résume Andreas Mund, chef de projet.
