Métallurgie des poudres - Appliquée aux pièces mécaniques

La technologie de la métallurgie des poudres (MdP) met en œuvre des matériaux pulvérulents consolidés par une opération thermique. La préparation des poudres, leur mise en forme et les conditions thermiques varient selon les produits visés.

Elle est employée soit parce qu’elle est :

• un moyen commode de produire certains métaux, ou alliages, dotés de propriétés physiques ou mécaniques particulières (élaboration de métaux réfractaires, tel le tungstène, d’alliages ou de pseudo-alliages de deux matériaux non miscibles à l’état liquide, comme le cuivre et le graphite, ou encore de pièces poreuses dans toute leur masse) ;

• une méthode de fabrication relativement économique quand un grand nombre de pièces est requis.

On exploitera la grande aptitude au moulage des poudres pour l’obtention de formes complexes, ou les possibilités de diversifier les éléments constitutifs pour obtenir des structures très particulières. Ainsi, les procédés se caleront pour l’obtention de matériaux particuliers, de par leurs propriétés physico-chimiques, ou pour réaliser des composants dont les formes et la géométrie remplissent les fonctionnalités recherchées.

La technologie se distingue par le fait qu’on génère les formes et les dimensions avant les caractéristiques mécaniques, à l’inverse de nombreux autres procédés de façonnage. Il en découle des différences bien marquées.

Principaux procédés :

• la compression oedométrique uniaxiale (à froid ou à chaud) ;

• la compression isostatique (à froid ou à chaud (HIP) ;

• l’injection MIM (metal injection moulder) ou PIM (powder injection molding) ;

• formage sans compression.

Principaux marchés :

• pièces mécaniques (automobile, réacteur, horlogerie, armement, électro portatif,...) ;

• autolubrifiants ;

• freinage ;

• composants électriques (connectiques, composants magnétiques) ;

• médical (prothèses, embout d’agrapheuse, bracket) ;

• aciers à outillages ;

• pièces de filtration ;

• combustible nucléaire.

Cet exposé se focalise sur le procédé de la compression oedométrique, qui couvre les marchés les plus importants de la métallurgie des poudres. Ces marchés se caractérisent par :

• des volumes justifiant la réalisation des moules (outillages) ;

• la complexité et la précision des formes ;

• la qualité des états de surface ;

• des caractéristiques mécaniques élevées ;

• une compétition économique sévère.

Il en résulte une volonté de réduire les opérations de transformation, donc de générer les formes et le potentiel de caractéristiques physiques dès la compression, puis de révéler ces caractéristiques tout en préservant les dimensions et la géométrie durant l’opération thermique, le frittage.

Cette orientation diffère significativement des procédés de la métallurgie des poudres où seules les caractéristiques physico-chimiques sont attendues, les formes et les dimensions s’obtenant par des façonnages ultérieurs.