Spécificités des composites à l’usinage
Usinage des composites à matrice polymère

1.1 Comportements du matériau

Les caractéristiques des matériaux composites qui, de près ou de loin, ont une influence sur les opérations d’usinage sont les suivantes.

• Hétérogénéité : les matériaux composites sont constitués d’un polymère contenant un réseau de fibres en nappe, éventuellement tissées. Il faut donc usiner simultanément deux matières de natures différentes (résine et fibres), voire trois si la matrice contient en plus des charges minérales. Avec ce type de matériau, l’usinage dit « par enlèvement de copeaux » se traduit en fait par une création de poudre et non pas par la formation d’un copeau. Ces poudres sont souvent propulsées dans l’air autour de l’outil de coupe avant de retomber. Il faut alors penser que ces poudres peuvent être abrasives (fibres de verre) ou conductrices d’électricité et susceptibles de générer un court-circuit (fibres de carbone).

• Anisotropie : dans le cas de composites à fibres orientées, on peut aussi avoir une structure anisotrope (comportement différent selon la direction envisagée), ce qui s’ajoute aux difficultés d’usinage. La rigidité, par exemple, sera plus grande dans le sens longitudinal des fibres que dans le sens perpendiculaire, ce qui peut, à l’usinage, générer des déformations non souhaitées.

• Conductivité thermique : ce sont des matériaux isolants sauf ceux chargés de particules métalliques ou renforcés de fibres de carbone. La chaleur créée par l’opération d’usinage restant concentrée sur la zone usinée peut entraîner une déformation thermique importante et un risque de dégradation thermique.

• Usure des outils : la présence de fibres de verre engendre une usure très rapide des outils traditionnels (acier rapide). Les outils au carbure, voire diamantés, sont impératifs.

1.2 Spécificités des techniques d’usinage

Usiner des composites signifie usiner des matériaux différents, en même temps : résine ou plastique plutôt mou et fibres souvent plus dures (le verre surtout). Il faut donc optimiser...