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La microlubrification, de mèche avec l’usinage LEAN !

La microlubrification amène un changement radical de culture dans l’utilisation de lubrifiants lors des opérations d’usinage et entraîne des gains de productivité significatifs pour l’entreprise. La consommation de lubrifiant se mesure en millimètres par heure plutôt qu’en litres par minute.

En industrie, on utilise des liquides de coupe (ou liquides de refroidissement) afin de refroidir et lubrifier les pièces à usiner et pour éliminer les copeaux. La chaleur intense qui se dégage de la zone de coupe peut avoir des effets néfastes.

Selon Helmi Attia, chercheur au Laboratoire de la performance des structures, des matériaux et de la fabrication du Conseil national de recherches du Canada (CNRC), « l’usure prématurée ou la déformation de l’outil, de la pièce ou de la structure de la machine-outil sous l’effet de la température, pourrait entraîner des conséquences inacceptables en matière d’usinage. »

En règle générale, pour être qualifiée de micro-lubrification, l’opération d’usinage ne peut consommer qu’une quantité de lubrifiant comprise entre un et dix ml/min.. À titre de comparaison, la quantité de lubrifiant utilisé traditionnellement se situe entre un et l/min., soit 1000 fois plus – Nicolas Baijot, directeur général, Wouters-Technolub

Deux technologies viennent remédier à ces problématiques. Il s’agit de l’usinage à sec (DM ou Dry Machining), où on n’utilise aucun liquide de coupe, et de la microlubrification (MQL, de l’anglais Minimum Quantity Lubrication).

« La microlubrification consiste à injecter la quantité minimum de lubrifiant à un endroit précis (bord tranchant de l’outil, par exemple), décrit Richard Thériault, directeur des ventes chez Montfort International. Grâce à de micropompes très précises, le dosage de lubrifiant est parfaitement maîtrisé. L’huile est conduite jusqu’à la buse par un fin boyau, d’où une projection sans brouillard de microgouttelettes. »

Refroidir n’égale pas lubrifier

On a souvent tendance à refroidir au lieu de lubrifier. « L’huile contribue à ces deux fonctions, précise M. Thériault. Elle diffuse la chaleur un peu plus loin (dans les copeaux par exemple) et elle lubrifie. Dans une machine CNC, l’eau est calorifique (elle enlève la chaleur) alors que le liquide de refroidissement lubrifie.

Usure d’outil avec lubrification classique et microlubrification.  © Conseil national de recherche du Canada.

Usure d’outil avec lubrification classique et microlubrification.
© Conseil national de recherche du Canada.

Dans le meilleur des deux mondes, on refroidit et on lubrifie. Si on fonctionne uniquement à l’air, on élimine complètement l’aspect lubrification. La chaleur est l’ennemie des outils tout comme les vibrations. Introduire de l’air va aider un peu ; lubrifier va enlever le grippage ». La durée de vie des outils peut être plus que doublée avec cette approche.

« En règle générale, ajoute Nicolas Baijot, directeur général de Wouters-Technolub, pour être qualifiée de microlubrification, l’opération d’usinage ne peut consommer qu’une quantité de lubrifiant comprise entre un et dix ml/min. À titre de comparaison, la quantité de lubrifiant utilisé traditionnellement se situe entre un et dix l/min, soit 1000 fois plus ! »

De toute pièce!

Les applications de la microlubrification sont plutôt nombreuses. On s’en sert notamment dans la plupart des opérations d’usinage (le sciage, le perçage, le fraisage, le taraudage, le filetage ou encore le façonnage).

De plus, on l’emploie dans le découpage et l’emboutissage, la déformation, le forgeage et le moulage. En somme, partout où on doit enlever un frottement. « La microlubrification prend tout son sens dans toutes les applications où un excès de lubrifiant est néfaste », indique M. Baijot.

Par ailleurs, on pense à tort que la lubrification minimale est réservée que pour les petites pièces. « Des entreprises comme Canam ou Structural utilisent ce procédé pour scier et percer des poutres en H ayant des dizaines de pieds de longueur et plus de quatre pieds de largeur. D’autres coupent des buches pleines d’acier inoxydable de seize pouces. »

La microlubrification est largement utilisée dans les secteurs de l’aérospatiale et de l’automobile. La fabrication d’outils et de matrices et dans l’usinage général compte également comme industries adeptes.

Gains de productivité

On ne compte plus les avantages de la technologie tant sur le plan économique, technologique et environnemental. En comparaison avec le refroidissement par immersion classique, cette méthode permet de réduire au minimum les quantités de consommables utilisées. De plus, la qualité de l’air intérieur s’en trouve améliorée en raison de l’absence d’odeurs provenant des bactéries et des fongicides dans les huiles solubles.

Par ailleurs, il ne reste aucun résidu sur les outils, les pièces ou la machine, ce qui élimine le nettoyage après le travail. De plus, cette méthode réduit ou même élimine les chocs thermiques sur les outils. Enfin, on ne retrouve aucun résidu et les copeaux secs deviennent faciles à disposer après les opérations. Ainsi, les soudeurs sont prêts à la tâche en raison de la propreté des pièces à souder (sinon on doit laver les pièces).

Les bénéfices dépendent des conditions ambiantes (de l’application, de l’opération d’usinage et du matériau coupé). « En moyenne, précise M. Attia, l’augmentation type de productivité atteint jusqu’à 30 % et la réduction des coûts de fabrication est à peu près de 15 à 20 % comparativement au refroidissement par immersion complète/lubrification classique. »

« La lubrification ne dépasse jamais 20 % du coût d’outillage en industrie, conclut l’expert de Montfort International. Si l’on veut connaître les besoins en lubrifiant, on n’a qu’à demander le budget en outillage. »

Saviez-vous que?

  • Plusieurs études démontrent que, comparativement au refroidissement par immersion complète ou lubrification classique, l’augmentation type de productivité peut atteindre les 30 % et la réduction des coût de fabrication est de l’ordre de 15 à 20 %

 

Liens Internet:

  1. Montfort International, Société de distribution et fabricant d’équipements et de produits industriels d’expérience
  2. Société dans le domaine de la gestion des fluides, lubrification et microlubrification
  3. Société du domaine de la microlubrification
  4. Résumé sur la micropulvérisation dans l’usinage des métaux
  5. Gains/bénéfices dont l’entreprise tire profit en optant pour la microlubrification
  6. Technologies d’usinage de matériaux de pointe – Conseil national de recherche du Canada

Liens vidéos:

  1. Test de microlubrification
  2. Solutions de microlubrification SKF pour machines-outils
  3. Démonstration de coupe sur pièce de métal
  4. Système de microlubrification Unist (Montfort International, Québec)
  5. Comparaison des deux approches (microlubrification et lubrification classique), Unist (Montfort International, Québec)

 

 

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