Usinage de PLEXIGLAS

Usinage de PLEXIGLAS®
Directives de mise en œuvre
Sommaire
Sommaire
Page
1
Généralités
3
1.1
Formes de livraison
3
1.2
Variations dimensionnelles et contraintes internes
3
1.3
Film de protection
4
1.4
Repérage et marquage
4
1.5
Protection supplémentaire des surfaces
4
1.6
Machines d‘usinage
5
1.7
Outillage
5
2
Découpage
5
2.1
Scies circulaires
5
2.2
Scies à ruban
7
2.3
Scies à découper
8
2.4
Scies sauteuses
8
2.5
Scies à main
8
2.6
Estampage et découpage
8
2.7
Rainurage
8
2.8
Découpage au laser
9
2.9
Découpage au jet d‘eau
10
3
Perçage
10
3.1
Forets hélicoïdaux
10
3.2
Forets spéciaux et forets aléseurs
11
3.3
Découpes intérieures
12
3.4
Filetage
13
4
Fraisage
13
4.1
Fraisage à copier
15
4.2
Gravure
15
5
Tournage
16
6
Limage, rabotage et raclage
18
7
Ponçage et polissage
19
7.1
Ponçage
19
7.2
Polissage
19
8
Recuit
22
9
Nettoyage et entretien
23
Remarques :
Pour les transformateurs de PLEXIGLAS®,
des directives de mise en oeuvre complémentaires, ayant pour thème:
• Formage de PLEXIGLAS®
(No. de réf. 311-2)
• Assemblage de PLEXIGLAS®
(No. de réf. 311-3)
• Traitement des surfaces en PLEXIGLAS®
(No. de réf. 311-4)
sont également disponibles.
2
Les bricoleurs trouveront des conseils judicieux sur PLEXIGLAS® dans la brochure
• Conseils pour l‘usinage de PLEXIGLAS®
(No. de réf. 311-5).
Les propriétés et l‘usinage de certains de
nos produits et leurs applications, comme
par ex.:
• Plaques alvéolaires et plaques à profil
sinusoïdal,
• Vitrages en plaques massives,
• Murs antibruit,
• Enseignes lumineuses, entre autres
font l‘objet de brochures spéciales, disponibles chez les distributeurs PLEXIGLAS®.
Lors de l‘utilisation de nos produits, il
convient en outre de respecter ;
• les normes de construction et lois sur
les émissions régionales en vigueur
• les normes applicables,
• les garanties
• les directives des syndicats professionnels etc.
1 Généralités
1 Généralités
PLEXIGLAS®, verre acrylique (polyméthacrylate de méthyle, PMMA) que nous
avons fabriqué pour la première fois au
niveau mondial, est très apprécié en tant
que matériau polyvalent complexe, en raison de son excellente aptitude à l’usinage
par enlèvement de copeaux. PLEXIGLAS®
GS est fabriqué par coulage, tandis que
PLEXIGLAS® XT est extrudé.
La méthode d’usinage par enlèvement de
copeaux est pratiquement identique pour
les deux matériaux. Ceci est aussi valable
pour les produits PLEXIGLAS® destinés à
des applications particulières, par exemple
SOUNDSTOP (murs antibruit transparents), ou les produits à surfaces spéciales.
Ces produits peuvent être des qualités
spéciales de PLEXIGLAS®, traité contre
les rayures, structurés, miroirs ou avec
propriétés spéciales comme HEATSTOP
(réfléchissant la chaleur solaire),
SATINICE (matages spéciaux) ou
NO DROP (dispersant l’eau).
Lorsqu’il existe des différences à respecter
dans l’usinage, elles seront indiquées dans
le chapitre concerné.
Qu’il s’agisse de formats standard ou de
plaques découpées: tous nos conditionnements sur palette portent des indications
relatives au stockage et au transport à
l’intérieur de l’entreprise. Par principe,
il est préférable de stocker PLEXIGLAS®
dans un atelier. Toutes nos plaques sont
protégées par un film de polyéthylène,
qui ne pose aucun problème d’élimination.
En cas de stockage à l’extérieur, il faut
prévoir un recouvrement supplémentaire
soigneux.
Votre fournisseur PLEXIGLAS® vous
adressera volontiers la dernière
édition de «The Fascinating World of
PLEXIGLAS® (No. de réf. 111-26)»,
qui vous fournira tous les détails sur
les types, dimensions, épaisseurs et
traitements de surfaces.
1.2 Variations
dimensionnelles et
contraintes internes
L’usinage par enlèvement de copeaux a
des conséquences sur le comportement
général du matériau. Les surfaces usinées peuvent présenter des contraintes
internes pouvant avoir des effets négatifs
dans la suite du travail, par exemple lors
du collage. Tout comme les contraintes
internes des pièces formées, ces contraintes peuvent être supprimées par un recuit
préalable (voir chapitre 8: Recuit).
Lors du formage à chaud des pièces, il se
produit en général un «retrait de réchauffement». Ce retrait peut varier dans la
longueur et la largeur du flan et dépend
du type de produit. Il faut donc rajouter
ce retrait aux dimensions des flans. Les
valeurs maximales de retrait à prendre en
L’objectif de cette brochure est de vous
aider à obtenir un résultat optimal. Si
vous avez des questions lors de la lecture ou dans le travail, adressez-vous
à votre fournisseur PLEXIGLAS® ou à
notre «Service technique». Nous vous
remercions d’avance des suggestions que
peut nous soumettre le point de vue du
professionnel.
1.1 Formes de livraison
PLEXIGLAS® GS est distribué sous forme
de plaques massives, de blocs, de bâtons
et de tubes, à surfaces lisses ou mates et
satinées (PLEXIGLAS SATINICE®).
PLEXIGLAS® XT existe en verre
acrylique traditionnel et en qualité
modifiée choc (PLEXIGLAS RESIST®),
sous forme de plaques massives, plaques
à profil sinusoïdal, plaques alvéolaires,
miroirs, tubes et bâtons lisses, structurés,
mats ou satinés (PLEXIGLAS SATINICE®),
ainsi que de films (EUROPLEX®).
En général, les types de PLEXIGLAS® de
couleur sont teintés régulièrement dans la
masse.
Figure 1: Coup d’oeil dans la gamme de livraison
3
1 Généralités
compte peuvent être consultées dans le
programme de livraison en vigueur et dans
la brochure Directives de mise en oeuvre:
«Formage de PLEXIGLAS®».
Lorsque vous usinez une seule face
d’une plaque, la pièce peut se fausser
légèrement. Cette déformation peut être
corrigée par un recuit ultérieur (voir
chapitre 8: Recuit). Dans le cas de pièces
techniques complexes par exemple, la
déformation peut être totalement évitée en
appliquant, avant l’usinage, un traitement
thermique supérieur à la température de
ramollissement (voir chapitre 8: Recuit).
Tout comme la plupart des matières
plastiques, le verre acrylique possède
aussi un coefficient de dilatation linéaire
élevé sous l’effet de la chaleur. Pour
PLEXIGLAS® GS et XT, ce coefficient
s’élève à 0,07 mm/mK. L’humidité peut
également affecter la stabilité dimensionnelle, mais dans une moindre mesure
que la température.
Exemple: Une pièce d’appareil en
PLEXIGLAS® GS d’une longueur de
1000 mm subit entre 10 ° et 30 °C
un allongement de 1,4 mm
(= 20 K · [0,07 mm/m · K] · 1 m).
1.4 Repérage et
marquage
Pour assurer leur protection pendant le
transport et le stockage, les plaques de
PLEXIGLAS® sont revêtues d’un film de
polyéthylène non polluant. Cette protection de surface ne doit en aucun cas être
retirée pendant les opérations d’usinage.
Il est conseillé de ne retirer le film que
juste avant l’installation définitive de la
pièce finie.
Le marquage et le repérage, par exemple
de trous à percer, de bords ou de contours
à découper, s’effectuent donc sur le film.
Si le film a été retiré, utilisez des feutres
spéciaux (par exemple, All-Stabilo ou
crayon gras) pour écrire directement sur
la plaque.
Les pointes à tracer ou pointeaux ne
doivent être utilisés que s’il est certain
que les points d’entaille provoqués par ces
outils seront éliminés dans les opérations
Conclusion: Les contrôles dimensionnels
sur des pièces similaires doivent toujours être effectués dans des conditions
identiques de température ambiante et
de température de matériau !
1.3 Film de protection
En fonction du type de matériau et de
l’épaisseur, des films de polyéthylène
adhésifs, auto-adhésifs ou autocollants
sont appliqués sur nos plaques pour les
protéger. Normalement, cette protection
de surface devrait rester sur la plaque
jusqu’à installation définitive de la pièce
finie. S’il est nécessaire de retirer le film,
par exemple, avant un formage à chaud
ou un collage, fixer la plaque sur un bord
et tirer le film par à-coups.
4
Si les plaques sont exposées aux intempéries, tous les films, indépendamment de
leur adhérence, doivent être retirés dans
un délai de quatre semaines, car il existe
après ce delai un risque que les films de
polyéthylène se fragilisent ou que leur
adhérence s’intensifie. Dans les deux cas,
il n’est plus possible d’enlever correctement le film, et un endommagement des
plaques n’est pas exclu.
Figure 2: Repérage
d’usinage suivantes. Si tel n’est pas le cas,
les plaques de toute matière, même en
PLEXIGLAS RESIST® extrêmement résistant, peuvent se déchirer ou se briser sous
la charge à cause de l’effet d’entaille.
1.5 Protection supplémentaire des surfaces
Lorsque des plaques, des pièces semifinies ou finies, de même que des
éléments déjà montés en PLEXIGLAS®
doivent être protégés contre l’encrassement ou les agressions chimiques, etc.
avant un usinage supplémentaire, pour le
stockage ou encore en cas de travaux de
réfection, les mesures à prendre sont les
suivantes:
• Revêtements appliqués sous forme
liquide, qui pourront être ensuite retirés
comme un film
(par ex. solutions aqueuses à 30 %
d’alcool polyvinylique PVAL) ou film de
protection
2 Découpage
• Rubans crêpe adhésifs compatibles
avec le matériau,
• Films adhésifs en polyéthylène ou
• Sachets de polyéthylène qui seront
ensuite fermés ou soudés.
1.6 Machines
d’usinage
Les appareils couramment employés pour
le travail du bois et des métaux se prêtent
très bien à l’usinage de PLEXIGLAS®.
Les machines fonctionnant rapidement et
sans vibrations assurent des surfaces de
coupe propres. Il convient surtout que les
ponceuses et les scies circulaires soient
équipées de dispositifs d’aspiration, afin
d’évacuer immédiatement les copeaux
produits.
Pour l’usinage, l’outillage portatif très
rapide à moteur pneumatique est de plus
en plus souvent utilisé.
1.7 Outillages
PLEXIGLAS est usiné à l’aide d’outils
en acier ultra rapide (HSS), en métal
dur ou en diamant. L’expérience montre
que les outils en métal dur sont ceux qui
ont une plus longue durée de vie. Il faut
savoir que les pigments colorés, utilisés
pour certaines colorations opaques dans
®
PLEXIGLAS®, peuvent réduire fortement
la durée de vie des outils.
être découpés à la cisaille guillotine ou
estampés, suivant leur épaisseur.
Les outils émoussés «beurrent» les bords
de coupe, provoquent des ébréchures, des
contraintes dans le matériau, etc. Les arêtes de coupe doivent toujours être affûtées
et il convient de bien veiller à l’angle de
dépouille et à l’angle de coupe orthogonal.
Les outils ayant déjà servi pour travailler
du bois ou des métaux ne devraient donc
pas être utilisés sur des plastiques.
2.1 Scies circulaires
L’usinage de PLEXIGLAS® doit exclusivement s’effectuer à l’aide d’outils bien
affûtés et en assurant un refroidissement
suffisant.
Des lubrifiants de refroidissement
exempts d’huile peuvent être utilisés pour
­PLEXIGLAS®. Ceux-ci sont cependant
recommandés en une concentration
d’environ 4 % dans l’eau.
2 Découpage
PLEXIGLAS® est généralement découpé
à l’aide de scies circulaires ou de scies à
ruban. Il est également possible d’utiliser
des scies à archet et des scies à main.
L’emploi de disques à tronçonner donne
des résultats peu satisfaisants.
Les matériaux résilients, tel que
PLEXIGLAS RESIST®, peuvent également
Alors que le transformateur de matières
plastiques travaille généralement avec
des scies circulaires sur table, les distributeurs utilisent essentiellement des scies
à panneaux verticales. Pour la découpe
de lots plus importants, des installations
commandées par ordinateur permettent
de traiter plusieurs paquets à la fois. Une
avance automatique améliore nettement la
qualité de la coupe, et présente en outre
des avantages de sollicitation régulière
de l’outillage, de réduction du temps de
travail et d’allongement de la durée de vie
des outils.
Pour la découpe de PLEXIGLAS®, la lame
de la scie circulaire à main ou sur table,
doit tout juste dépasser la plaque.
Autres conseils:
• Toujours travailler avec une butée.
• Entamer la découpe avec précaution
lorsque la lame est en rotation.
• Bien veiller à un guidage exacte de
la lame.
• Eviter les coupes en biais.
• Fixer la plaque pour éviter qu’elle
ne batte.
• Scier avec une avance moyenne.
Diamètre d
500
mm
400
320
300
vmax = 4500 m/min
200
vmin = 3000 m/min
150
diamètres courants
v
= 4230 m/min
100
90
80
70
60
50
1000 4200
2000 4000 8000 10000 20000 Vitesse de rotation n de l’axe d’entrainement
Figure 3: Vitesses de coupe, diamètres et vitesses de rotation recommandés pour le sciage du PLEXIGLAS® à la scie circulaire
min–1
5
2 Découpage
Plaquette au carbure
(pour env. 50 m/s)
Angle de dépouille
α = 10 à 156 °
α
γ
Angle de coupe γ = 0 à + 5 °
Figure 4a : Lames de scie circulaire
A partir de 3 mm d’épaisseur,
PLEXIGLAS® doit être refroidi avec
de l’eau, une émulsion de coupe ou
de l’air comprimé.
La figure 3 montre le rapport qu’il existe
entre la vitesse de coupe, le diamètre et
la vitesse de rotation. En conséquence,
une vitesse de rotation par exemple de
4200 tr/min est optimale pour une lame
de 320 mm de diamètre. Dans ce cas, la
vitesse de coupe est de 4230 m/min.
Paramètres pour les scies circulaires
(lames à denture rapportée au carbure):
Angle de dépouille α 10 à 15 °
Angle de coupe γ 0 à 5 °
Vitesse de coupe vc jusqu‘à
4500 m/min
Pas de denture de 9 à 15 mm
Pour la découpe de PLEXIGLAS® n‘utiliser
que des lames de scie non avoyées. C‘est
la seule condition pour obtenir un bord de
coupe propre et lisse.
Nous conseillons d‘utiliser autant que possible des lames de scie à denture rapportée
au carbure avec un nombre de dents aussi
notamment selon une régulation de
fréquence et avec un dispositif d‘avance.
Denture
non avoyée
Pour la découpe du PLEXIGLAS® XT
en général, ainsi que de PLEXIGLAS® GS
en plaques épaisses et en blocs, la scie
circulaire doit être équipée d‘un dispositif
d‘aspersion, qui s‘installe également à posteriori. Selon le principe de la pompe à jet
d‘eau, l‘air comprimé pulvérise le liquide
de refroidissement ou de lubrification et
envoie ainsi un fin brouillard sur la lame
de scie en rotation. La figure 5 montre un
dispositif de ce genre.
Dans la pratique cependant, ce dispositif
élevé que possible, parce qu‘elles assurent de refroidissement est malheureusement
une durée de vie plus longue que celles en rarement employé, par exemple, parce
HSS.
qu‘il n‘y a pas de place pour le montage en
Les lames émoussées ou mal affûtées pro- dessous de la table de scie, ou parce que
voquent des écailles sur la face inférieure
l‘association professionnelle d‘assurance
de la pièce. Les dents des lames de scie
accident insiste sur la conservation du coin
peuvent être affûtées droites ou en
à refendre, en particulier lorsque la scie est
biais, alternativement (voir figure 4).
également utilisée pour d‘autres matériaux.
Des difficultés peuvent parfois apparaître
Les lames de scie à denture droite rappor- à cause de l‘influence de l‘émulsion. Un
tée au carbure scient un peu moins agressi- nettoyage supplémentaire sera alors nécesvement, lorsque les deux extrémités de
saire lors d‘impressions ou de collages
chaque dent ou d‘une dent sur deux sont
ultérieurs.
légèrement affûtées (=«denture plate/
trapézoïdale»).
Sur base de nombreux tests, nous avons
L‘avance de la scie doit être réglée de
manière à ce que les arêtes du bord de
coupe ne s‘ébrèchent pas. Une avance
trop faible peut provoquer des frottements
et ainsi un échauffement inutile des bords
de coupe.
Les lames de scie circulaire avec une forme
spéciale de dents («Bombastic», «Spacecut») donnent des bords de coupe lisses et
sans stries dans PLEXIGLAS®, lorsqu‘elles
sont employées avec une scie techniquement plus évoluée, et qui fonctionne
3.2
1/5
Dimensions en mm
0.4
10°
15°
6
Figure 4b: Lame de scie circulaire optimisée; forme de denture: plate/trapézoïdale, diamètre: 300 mm,
nombre de dents: 72, pas de denture: ~ 13 mm
45°
pu déterminer une lame de scie standard
qui, avec une denture d‘environ 13 mm,
représente un optimum pour
PLEXIGLAS® XT et appartient au groupe
de types recommandés ci-dessus.
Cette lame standard permet de découper
des plaques épaisses et des lots de plaques
sans refroidissement supplémentaire.
Toutes les épaisseurs de PLEXIGLAS® XT,
y compris 25 mm ainsi que des paquets de
plaques plus épais peuvent être sciés sans
difficulté. En outre, le résultat de coupe est
quasi indépendant de la vitesse d‘avance.
L‘état de tension sur les bords de coupe
est faible, de telle sorte que le danger de
fissuration sous contrainte est réduite au
minimum: un avantage que l‘usineur peut
utiliser pour des collages ultérieurs par
exemple.
Cette lame de scie peut servir non seulement au sciage de PLEXIGLAS® XT, mais
aussi de PLEXIGLAS® GS dans toutes les
épaisseurs. Ses avantages sont évidents
pour des épaisseurs de matériau supérieures à 3 mm. Elle devrait particulièrement
être utilisée, lorsqu‘aucun refroidissement
par dispersion n‘est possible. En général
cependant, le refroidissement par lubrifiant devrait être privilégié, tant que son
utilisation est possible.
2 Découpage
2.2 Scies à ruban
Il convient de veiller à ce que les plaques
ne puissent ni battre ni vibrer pendant
la coupe.
Dans le cas de scies à lame horizontale,
utilisées pour le tronçonnage des pièces
formées, les lames de plus de 13 mm donnent un meilleur guidage. Vérifiez toujours
que la pièce formée soit correctement
fixée sur un support adéquat afin d’éviter
qu’elle ne soit soudainement entraînée par
la lame.
(roue d’entrainement du ruban)
Figure 5: Projection d‘un brouillard sur une scie circulaire
Diamètre d
Pour le découpage en courbe et le détourage de pièces formées en PLEXIGLAS®,
on utilise fréquemment les scies à ruban
très employées dans le travail du bois et
des métaux. En principe, leurs lames sont
légèrement avoyées. Il en résulte, pour
tous les matériaux, des bords de coupe
un peu plus rugueux, que ce que l’on
connaît avec la scie circulaire. Il faut donc
en général retravailler le bord. La largeur
de la lame, qui peut varier entre 3 et 13
mm, est définie en fonction de la coupe
souhaitée et du type de machine utilisé. Le
nombre de dents doit être compris entre
3 et 8 cm de lame. La vitesse de la lame
(= vitesse de coupe) peut varier entre
1000 et 3000 m/min (voir figure 6).
La règle de base est que plus la vitesse
de coupe est faible, plus le nombre de
dents doit être élevé.
500
mm
380
vmax= 300 m/min
300
v = 1675 m/min
200
vmin= 1000 m/min
100
50
40
400 800 1000 1400 2000
4000 8000 10000
Vitesse de rotation n de l’axe d’entrainement
min–1
Figure 6: Vitesses de coupe, diamètres et vitesses de rotation recommandés pour le écoupage de PLEXIGLAS® à la scie à ruban.
Figure 7: Découpage à la scie à ruban
Coupe horizontale simple
Coupe de collier
Coupe de rebord
Figure 8: Découpes possibles avec la scie à ruban horizontale
7
2 Découpage
2.3 Scies à découper
Pour les découpes intérieures où la
direction de travail change fréquemment,
ainsi que pour le travail sur des plaques
fines, il est possible d’utiliser des scies à
chantourner ou à découper avec lames de
scie en couteau ou lame de scie spiralée.
Les copeaux produits doivent être éliminés
pendant le travail par un jet d’air comprimé
ou être aspirés. Une faible avance et une
vitesse de coupe inférieure à 1500 m/min
évitent un échauffement trop important
du matériau. Il est intéressant de travailler avec des machines qui, lors de leur
mouvement de descente ou de montée,
effectuent simultanément un mouvement
horizontal vers l’avant.
Figure 9: Scie à découper pour réaliser une inscription PLEXIGLAS®
2.4 Scies sauteuses
Pour les opérations de finition, d’ajustage
ou de découpage de passages, les scies
sauteuses sont irremplaçables. Les bords
de coupe sont toutefois assez grossiers
et doivent éventuellement être repris. La
lame de la scie sauteuse doit être à denture
fine et légèrement avoyée. L’emballage
des lames doit mentionner si celles-ci
conviennent pour le travail des plastiques
durs.
8
Figure 10: Scie sauteuse avec trou percé à l’angle
Conseils pour travailler avec la scie
sauteuse:
• Sélectionner un mouvement pendulaire
nul pour des plaques de 4 mm maximum d’épaisseur. Ensuite, choisir une
avance moyenne en position 1 ou 2
• Choisir une vitesse de coupe élevée
• Mettre la scie en marche avant d’attaquer la pièce à usiner
• Placer fermement le sabot de la scie sur
le film de protection
• Refroidir à l’eau ou à la pression d’air
PLEXIGLAS®, et surtout PLEXIGLAS® XT
à partir d’une épaisseur de 3 mm.
2.5 Scies à main
Pour les découpes intérieures, percer
préalablement des trous aux angles
des polygones afin d’éviter les effets
d’entaille et donc le risque de rupture
de la pièce.
Avant l’estampage et le découpage,
PLEXIGLAS® XT doit être porté à la
température de 100 à 140 °C,
PLEXIGLAS® GS jusqu’à 150 °C. Il est
conseillé de chauffer le couteau d’estampage ou de découpage à une température
de 120 à 130 °C. L’épaisseur de la plaque
ne doit pas dépasser 4 mm. Dans le cas
d’une installation à cisailles, on obtient des
bords de coupe presque perpendiculaires
en donnant à l’outil de coupe un angle de
calage de 20 °.
Pour le bricolage, mais aussi pour l’artisanat d’art, il est possible de travailler
PLEXIGLAS® à l’aide de scies à main
à denture fine, par exemple des scies
égoïnes, des scies à archet et des scies
à contourner. Un travail soigneux donne
de bons résultats.
2.6 Estampage et
découpage
Pour l’estampage et le découpage de
matériaux chauffés, tenir compte du
retrait et de la dilatation des matériaux.
2.7 Rainurage
Jusqu’à une épaisseur de 3 mm, les plaques de PLEXIGLAS® peuvent être rainées
à l’aide d’un couteau à rainer, le long
d’une règle ou d’un gabarit ne présentant
pas de courbures trop marquées pour être
ensuite brisées. Cette méthode est souvent
pratiquée par les bricoleurs amateurs,
mais aussi sur les chantiers, lorsqu’on ne
dispose pas d’autres outils sur place. On
obtient ainsi, contrairement au sciage
et au fraisage, des bords de coupe sans
contrainte, qui ne doivent pas être recuits.
Les arêtes des bords de coupe doivent
être ébavurées à l’aide d’un racloir.
Les matériaux résilients comme
PLEXIGLAS RESIST® ne conviennent
pas pour le rainurage.
2 Découpage
2.8 Découpage au
laser
Les plaques PLEXIGLAS® se découpent
généralement bien au laser CO2. Le bord
de coupe brillant que l’on peut obtenir sur
les verres acryliques peut être différent
selon le type, l’épaisseur et le coloris. Il
est conseillé de réaliser des essais préliminaires et d’adapter le réglage du laser en
fonction du cas particulier.
La puissance du laser doit être comprise
entre 250 et 1000 W. Sur la plupart des
installations, d’autres matériaux en plus
de PLEXIGLAS® sont également découpés au laser. La puissance du laser pour
chaque cas particulier est donc difficilement recommandable, car elle dépend de
plusieurs facteurs, comme par exemple
la pureté et la teneur en eau du gaz laser,
le taux du gaz, et l’état du faisceau laser
entre autres.
Nous avons nous-mêmes exécuté des
essais sur différentes épaisseurs de plaque
avec un degré de brillance du bord de
coupe différent, pour des puissances laser
comprises entre 300 et 700 W.
Pour obtenir la brillance des bords de
coupe souhaitée, il faut déterminer
l’avance sur l’épaisseur des plaques par
rapport à la puissance laser: pour des
plaques minces une avance rapide, et pour
des plaques épaisses une avance plus lente.
Si l’avance est faible, les bords seront
mats, si par contre elle est trop rapide, des
rainures se forment. La formation de rainures peut cependant aussi provenir d’une
conduite insuffisamment précise du laser.
Figure 11: Rainurage et rupture
9
2 Perçage
Sur des plaques d’une épaisseur plus
importante, les bords de coupe sont
toujours légèrement inclinés. Le rayon
laser doit être focalisé sur le milieu de
l’épaisseur de plaque. S’il est réglé plus
haut ou plus bas, il en résulte des bords
de coupe en V, ou en forme concave pour
les plaques épaisses. Pour obtenir des
bords de coupe les plus perpendiculaires
possibles, il est recommandé d’utiliser
les largeurs focales de lentilles suivantes
(source: société Messer Griesheim):
• Epaisseur de plaque jusqu’à
6 mm: lentilles 2 ½"
• Epaisseur de plaque de 6 à
15 mm: lentilles 5“
• Epaisseur de plaque supérieure
à 15 mm: lentilles 10“.
Le faisceau laser, entre 5” et 10” de
largeur focale, n’a aucune influence sur
l’apparence des bords de coupe mais,
conjugué avec la situation de mise au
point et l’épaisseur de la plaque, il joue
un rôle sur l’angularité de la coupe.
Pour éviter le retour de gaz de combustion
sur les lentilles, un dispositif de nettoyage
minimum par air comprimé (avec précipitateur huile et eau) sur la tête laser est
généralement suffisant.
En parallèle, les vapeurs émanant du côté
où sort le rayon doivent être éliminées
proprement, par ex. par une faible aspiration ou un épurateur d’air.
En plus du système d’épuration d’air ou
d’aspiration des vapeurs, décrits ci-dessus, certaines machines sont équipées de
buses de nettoyage disposées sur la tête
de coupe et alimentées en gaz inerte, par
exemple de l’azote. Pour des découpages
normaux, ces buses ne sont pas nécessaires, mais elles sont recommandées pour
des pièces de précision.
Des éventuels retours de rayon laser par
suite de matériaux plans pour les plaques
en PLEXIGLAS® peuvent nuire à l’apparence de celles-ci et encrasser les lentilles.
Des supports rainurés permettent d’éviter
cet effet.
Un faisceau laser contrôlé en vitesse et
en puissance, par exemple sur les arêtes,
les angles et les pointes, peut améliorer
le résultat de coupe.
10
Le faisceau laser, commandé par ordinateur, permet de réaliser les formes
même les plus complexes. Des machines
adéquates peuvent même couper en trois
dimensions des pièces thermoformées de
grande profondeur.
celles-ci et encrasser les lentilles. Des
supports rainurés permettent d’éviter
cet effet. Un faisceau laser contrôlé en
vitesse et en puissance, par exemple sur
les arêtes, les angles et les pointes, peut
améliorer le résultat de coupe.
Le faisceau laser, commandé par ordinateur, permet de réaliser les formes
même les plus complexes. Des machines
adéquates peuvent même couper en trois
dimensions des pièces thermoformées de
grande profondeur.
Les contraintes produites à proximité
immédiate des bords de coupe doivent
être réduites par un recuit ultérieur,
afin d’éviter le risque de fissuration
(voir chapitre 8 Recuit).
2.9 Découpage au jet
d’eau
Le découpage des plaques en plastique
à l’aide d’installations de découpage au
jet d’eau est similaire au découpage au
laser. Il est un peu plus économique, mais
n’autorise pas des vitesses de coupe aussi
élevées et ne donne pas des bords de
coupe brillants. Il existe deux méthodes :
• Découpage avec un jet d’eau pure
• Découpage avec additifs abrasifs
(émeri) dans l’eau.
Pour le verre acrylique, le découpage
avec un jet d’eau pure ne donne pas de
bons résultats, par contre, le découpage
avec additifs abrasifs est possible pour
PLEXIGLAS®.
La surface de coupe apparaît comme poncée. La vitesse d’avance doit être réglée en
fonction de l’épaisseur de la plaque, de la
qualité de coupe souhaitée et de la granulation de l’abrasif. Un exemple: la vitesse
de coupe pour PLEXIGLAS® GS de 10 mm
d’épaisseur est d’environ 100 mm/min.
3.1 Forets hélicoïdaux
Pour que les forets hélicoïdaux puissent
être utilisés pour PLEXIGLAS®, l’angle de
pointe doit être réduit de sa valeur courante de 120 ° à une valeur de 60 ° à 90 °.
L’angle de coupe g doit être ramené à
une valeur comprise entre 4 ° et 0 °. Ce
n’est qu’alors que le foret peut travailler
correctement: il rase au lieu de couper,
ce qui évite les ébréchures du trou au
débouché de la plaque (voir figure 12).
L’angle de dépouille doit être d’au moins
3 °. Pour des diamètres de perçage plus
importants, à partir d’environ 8 mm, il est
préférable d’aviver la lèvre transversale
afin de réduire la pr ession d’appui au
début du perçage. Pour éviter tout effet
d’entaille, les alésages doivent être légèrement chanfreinés ou lamés.
Paramètres d’affûtage et de travail
PLEXIGLAS® GS et XT
Angle de dépouille α
3° à 8°
Agent de coupe de
l’outil γ
0° à 4°
Angle de pointe σ
60° à 90°
Angle de torsion β
12° à 16°,
(le plus souvent 30°)
Vitesse de coupe vc
10 à 60 m/min
Vitesse d’avance f
0,1 à 0,3 mm/U
Les forets hélicoïdaux à petit angle de
torsion (β = 12 ° à 16 °) sont intéressants
pour mieux évacuer les copeaux, mais
doivent aus si être raffûtés, comme indiqué
cidessus.
60–90 °
3–8 °
12–16 °
0–4 °
3 Perçage
Attention: lorsque les forets hélicoïdaux
pour métaux, que l’on trouve dans le
commerce, sont utilisés pour le verre
acrylique, il est nécessaire de les raffûter
(voir aussi chapitre 1.7 Outillages).
Figure 12: Affûtage correct de forets HSS pour PLEXIGLAS®
(les lèvres doivent raser et non pas couper !)
3 Perçage
Diamètre d
100
mm
50
40
vmin = 10 m/min
25
vmax = 60 m/min
20
v = 40 m/min
10
5
100 200
400
510
800 1000
2000
Vitesse de rotation n de l’axe d’entrainement
Figure 13: Vitesses de coupe, diamètres et vitesses de rotation recommandés pour le perçage de PLEXIGLAS®
min–1 4000
Pour le perçage de plaques fines, il est
conseillé de les fixer sur un support plan
solide afin d’éviter le «démoulage» ou
l’éclatement du bord inférieur du trou. Au
début du perçage, le foret doit être appliqué lentement et avec précaution. Dès
que la lèvre est totalement en prise dans
la matière, l’avance peut être augmentée.
La réduire une fois de plus immédiatement
avant de déboucher sur la face inférieure.
Dans le cas de plaques épaisses, de trous
profonds et de trous borgnes et si l’avance
est commandée manuellement, il est
recommandé «d’aérer» plusieurs fois le
foret, afin d’éviter une surchauffe. Les
trous dans les pièces tournées et dans les
pièces longues se réalisent avantageusement au tour.
A partir de 5 mm d’épaisseur, il est
nécessaire d’assurer un refroidissement
ou une lubrification à l’aide d’une émulsion
de perçage ou d’une huile de coupe compatible avec le verre acrylique (émulsion
dans l’eau). Pour les perçages profonds,
il est avantageux de ne travailler qu’avec
de l’huile de coupe. Le graphique de la
figure 13 indique les conditions optimales de perçage: pour une avance réglée
entre 0,1 et 0,3 mm/tr et un diamètre de
foret de 25 mm, la vitesse de rotation la
plus favorable se situe à 510 tr/min. En
respectant ces conditions et en utilisant
de l’huile de coupe, on obtient des parois
soyeuses et presque transparentes. Il est
encore possible d’améliorer la qualité de
surface en utilisant les alésoirs bien connus
pour l’usinage des métaux.
Les photos de la figure 14 illustrent
l’influence de la vitesse de rotation, de
la vitesse de coupe et de l’avance sur
la qualité du perçage; ici l’exemple de
PLEXIGLAS® GS.
Photo du haut: vitesse de rotation trop
élevée et/ou avance trop grande: copeaux
non cohérents, perçage de mauvaise
qualité.
Photo du centre: vitesse de rotation trop
basse et/ou avance trop faible: surchauffe,
phénomènes de décomposition dans le
trou de perçage, copeau fondu.
Photo du bas: vitesse de rotation et avance
optimales: surface du trou lisse, copeau
coulant, cohérent et régulier.
Figure 14: Différents copeaux
11
3 Perçage
3.2 Forets spéciaux et
forets aléseurs
Il est conseillé d’utiliser des outils spéciaux
pour PLEXIGLAS®, lorsqu’en plus du
travail en atelier, par exemple sur les chantiers, il faut travailler avec des machines
portatives sur des pièces formées ou des
pièces installées. Les caractéristiques de
construction de ces outils empêchent que
le matériau ne bouge ou ne soit entraîné
par l’outil.
Les forets spéciaux et aléseurs les plus
courants sont:
a) Foret étagé
Ce foret à une seule lèvre fonctionne sans
traces de broutage et garantit un alésage
cylindrique propre et sans rainures. Le
trou est lamé au fur et à mesure de chaque
passe de perçage, ce qui augmente la
rentabilité des opérations.
b) Foret conique
Les trous sont légèrement coniques, mais
ceci permet d’éviter l’ébréchure du trou
débouchant sur la face inférieure. Version
à trois lèvres.
c) Outil spécial à lamer
Convient particulièrement bien pour
l’ébarbage de trous existants. Bon guidage
des copeaux grâce à la forme oblique,
pas de traces de broutage, lèvre unique.
d) Foret fraiseur
Cet outil permet de réaliser très simplement des trous même de grande longueur.
e) Foret à centrer
Ce foret à lèvres multiples est conseillé
pour l’ébarbage, le chanfreinage et le
fraisage.
Pour tous les forets spéciaux, il faut
vérifier l’état parfait de la pointe.
d)
b)
Les vitesses de rotation de ces outils
diffèrent généralement beaucoup de celles
des forets hélicoïdaux. Les outils a), b),
c), e), doivent être adaptés, pour tous
les matériaux, au cas concret en tournant
lentement. Les outils de type d) par contre
doivent, comme la fraise, souvent tourner
à des vitesses supérieures à 10.000 tr/min.
Figure 16: Trépan
3.3 Découpes
intérieures
Les trous de grandes dimensions dans les
plaques fines de PLEXIGLAS® sont réalisés
à l’aide des outils suivants:
• Trépan (figure 16)
• Scie-cloche ou scie-trépan (figure 17)
• Fraise à queue (figure 18) montée dans
une fraiseuse ou une machine comparable avec plateau porte-pièce tournant.
Il est indispensable d’adapter la vitesse de
coupe au cas particulier, surtout pour la
découpe de cercles.
e)
c)
a)
12
Figure 15: Différents outils spéciaux de perçage (voir explications
Figure 18: Fraise à queue
On utilise des outils courants tels que
ceux employés pour le travail des métaux.
Pour PLEXIGLAS® XT, un refroidissement
à l’eau est conseillé pour le travail à la
sciecloche ou à la scie-trépan.
Les trépans utilisés pour PLEXIGLAS®
doivent avoir un angle de coupe de 0 °.
Tout comme pour le perçage, la découpe
Figure 17: Scie-cloche et scie-trépan
en cercle de plaques fines requiert que
celles-ci soient fixées sur un support plan
solide afin d’obtenir un bord propre sur la
face inférieure.
Les cercles jusqu’à environ 60 mm de
diamètre peuvent être faits à la scie-cloche
ou à la scie-trépan. Ces deux outils ont
l’avantage, par rapport au trépan, de pouvoir être montés sur des perceuses à main.
Le centre de la découpe est normalement
amorcé à l’aide d’un foret à centrer afin
d’assurer une opération plus stable.
Le découpage à la fraise à queue s’effectue avec des fraiseuses à très grande
vitesse (à partir d’environ 10000 tr/min)
4 Fraisage
ou encore à l’aide d’appareils plus simples
équipés d’une fraise (portative). A condition d’être équipé d’un plateau tournant,
cet outil permet de réaliser de grands
perçages dans une plaque, ou encore,
puisqu’il n’est pas nécessaire de marquer
le centre, de découper de grands cercles.
Le bridage de la plaque se fait mécaniquement ou par aspiration sous vide. Dans
tous les cas de figure, la solidarisation doit
être assurée, pour éviter que la plaque ne
batte ou ne soit entraînée.
3.4 Filetage
Pour réaliser des filetages intérieurs et
extérieurs dans PLEXIGLAS®, on utilise
les tarauds et les filières courantes dans
le commerce. Pour PLEXIGLAS®, il est
conseillé d’employer des lubrifiants
compatibles avec le verre acrylique.
Lors d’un vissage ultérieur, il convient
également de vérifier que les vis métalliques ne portent pas, par exemple, de film
d’huile ou que cette huile est compatible
avec les plastiques. En ce qui concerne
les filetages intérieurs, il est intéressant
d’utiliser des vis en matière plastique, par
ex. en polyamide.
Fondamentalement, tous les plastiques
présentent des risques de rupture dûs
à l’effet d’entaille résultant de l’usinage
des filetages. Ceci est aussi valable pour
le verre acrylique extrudé; donc à éviter
avec PLEXIGLAS® XT. Ce mode de
fixation des vis sur les plaques ne doit
donc être choisi que lorsqu’aucun autre
n’est possible, par exemple collage,
serrage ou vissage au travers d’un trou
traversant.
Le trou initial doit être usiné avec environ
0,1 mm de plus que pour l’acier. Pour
minimiser l’usure du filetage, faciliter la
réparation ou augmenter la stabilité de la
pièce, il est préférable de renforcer le filetage intérieur par une douilleinsert filetée
en métal, qui peut être fixée de plusieurs
manières.
4 Fraisage
Sur PLEXIGLAS®, la méthode du fraisage
est utilisée pour retravailler des bords de
sciage ou des bords d’estampage ou de
découpage, pour réaliser des arrondis ou
des courbes et pour ébavurer ou détourer
les pièces thermoformées. Par rapport au
sciage, deux avantages se recommandent
particulièrement:
Dans une plaque, il est possible d’usiner
très précisément pratiquement n’importe
quel contour sans risque d’ébréchure sur
les arêtes des faces intérieures. La qualité
de coupe nettement supérieure réduit en
outre le travail de reprise ultérieure.
En principe, tous les types courants de
fraiseuses peuvent être utilisés. La gamme
s’étend des simples fraiseuses portatives
aux machines automatiques à commande
numérique. En ce qui concerne les outils, il
est fréquent d’utiliser des fraisestourteaux
à nombreuses plaquettes, mais lorsqu’on
travaille avec des fraises de petit diamètre,
il vaut mieux employer des fraises à queue
à une ou deux lèvres et à bonne évacuation
de copeaux pour pouvoir atteindre une
vitesse élevée de coupe et donc un bon
résultat. Avec les fraises à plusieurs lèvres
et tournant à grande vitesse, il existe un
risque que les dents ne collent. Par contre,
dans le cas de fraises à lèvre unique, le
Diamètre d de la fraise
200
mm
vmax = 4500 m/min
100
90
50
20
vmin = 200 m/min
10
8
5
2000
11000
4000
8000
15000
10000
20000 m
min–1 40000
Vitesse de rotation n de l’axe d’entrainement
Figure 19: Vitesses de coupe, diamètres et vitesses de rotation recommandés pour le fraisage de PLEXIGLAS®
mandrin doit être soigneusement équilibré
à l’aide de vis de réglage. Dans le cas
contraire, le balourd peut entraîner des
traces de broutage sur la pièce et/ou des
dommages sur la machine.
La figure 19 montre que de bons résultats
de fraisage sont obtenus, par exemple,
aussi bien à l’aide d’une fraise de détourage de 8 mm de diamètre tournant à
11.000 tr/min qu’avec une fraise équipée
d’un diamant synthétique de 90 mm de
diamètre, travaillant à 15.000 tr/min;
en effet, les vitesses de coupe respectives
restent dans le domaine conseillé. Si le
choix de la fraise se fait certes en fonction de l’opération à réaliser, il convient
cependant dans tous les cas de respecter
les conditions suivantes:
Paramètres d’affûtage et de travail
PLEXIGLAS® GS et XT
Angle de dépouille α
2 ° à 10 °
Angle de coupe γ
0 ° à 5 °
Vitesse de coupe vc
200 à 4500 m/min
Vitesse d’avance f
Jusqu’à 0,5 mm/tr.
Profondeur de coupe a
Jusqu’à 6 mm
Comme pour le sciage, le fraisage dépend
de la géométrie correcte de coupe. Les
types de fraiseuses indiqués ci-après
permettent d’obtenir des bords de fraisage
parfaits lors du détourage ou du fraisage
de rainures dans PLEXIGLAS® XT, ainsi
que dans PLEXIGLAS® GS.
La caractéristique de ces fraiseuses en
carbure pure et à deux lèvres (figure 22,
a) + b)) est pour le détourage:
• l’angle de coupe élevé pour une bonne
évacuation des copeaux
et pour le fraisage de rainures:
• une coupe jusqu’au centre de la fraise
facilite «l’immersion dans le matériau».
Pour détourer des lots de plaques
(avec le film de protection de surface en
polyéthylène laissé sur les plaques) les
fraiseuses sans torsion se sont avérées
être les meilleures, par ex. PLECUT (figure
22, c)). Ce type de fraiseuse évite l’écartement des différentes plaques entre-elles.
Normalement, il n’est pas nécessaire de
refroidir en cours de fraisage du verre
acrylique. Un refroidissement est conseillé
lors de l’utilisation de fraises de gros diaprincimètre à nombreuses dents et devient
souvent indispensable avec les fraises à
tambour.
13
4 Fraisage
Utilisez pour ce faire des lubrifiants
compatibles avec le verre acrylique. De
nombreuses méthodes de travail supposent
que le chant des plaques soit chanfreiné
ou ébavuré, par exemple, dans le cas d’un
collage à l’aide d’une colle polymérisable.
Cette opération s’effectue mieux à la
fraise qu’avec qu’une scie circulaire à lame
orientable. Le chanfreinage de tubes est
également possible à l’aide d’une fraise
(selon le même principe que sur la
figure 20).
Après le collage ou le formage, il est
souvent nécessaire d’usiner des colliers
ou des bourrelets pour les régulariser ou
même les supprimer. Cette opération est
aussi parfaitement réalisable à l’aide d’une
fraise avec galets d’écartement adéquats,
par exemple des roulements à billes, le
long desquels la pièce est déplacée
(voir figure 21).
a) DIXI 7202
1 2
1
3
2 3
3
2 1
1 = Fraise
2 = Roulement-guide
3 = Pièce à usiner
Figure 20: Chanfreinage de plaques
Figure 21: Enlèvement de cordons de colle à la fraise
c)
b) DK 421 (K 10)
c) DK 30 - PLECUT
b)
a)
Figure 22: Fraiseuse optimale pour le
détourage et le fraisage de rainures
14
Figure 24: Fraisage de PLEXIGLAS® avec fraise à tambour; autres types de fraises : a) à double lame, b) à tambour, c) à diamant
Figure 23: Broche de fraise entraînée pneumatiquement
4 Fraisage
Figure 25: Détourage d’une pièce thermoformée à la fraise à copier
Le fraisage à l’aide d’outils diamantés
est recommandé lorsque, tout comme
pour le polissage, on souhaite obtenir
des surfaces extrêmement brillantes
(voir chapitre 7.2 Polissage).
4.1 Fraisage à copier
Pour réaliser des angles arrondis, des
découpes de cercles, de lettres ou de
surfaces quelconques, on utilise des fraises
à copier. Lors du défonçage, le gabarit
est généralement placé sous la pièce. De
même, les dispositifs de fixation (butées,
ouvertures d’aspiration par le vide, etc.)
se trouvent audessous. Le gabarit est soit
placé devant un palpeur, soit monté sur un
plateau tournant.
3
1
7
3
1
2
4
6
5
8
2
Figure 26: Schéma de principe d’une fraiseuse à copier avec la fraise à défoncer (arrondi d’angles: 1 = Pièce à usiner,
2 = Support, 3 = Butée, 4 = Gabarit, 5 = Palpeur, 6 = Fraise, 7 = Zone de fraisage, 8 = Avance)
4.2 Gravure
Pour les travaux industriels ou artisanaux
de gravure on utilise principalement des
fraises à graver, des fraises à défoncer
et des fraises à copier avec outils à lèvre
unique, qui sont commandées électroniquement ou par une tige à commande
manuelle, par exemple dans un gabarit
de lettres.
Figure 27: Gravure à l’aide d’une machine à CNC; pointe à graver à lèvre unique
Dans le cas de gravures artistiques, on
utilise des arbres flexibles avec moteur
électrique; des fraises ou ponceuses
pneumatiques et des pointes diamantées
électroniques à grande vitesse de rotation.
15
5 Tournage
5 Tournage
500
mm
Dans tous les cas, le rayon de pointe des
outils de tournage doit être d’au moins
0,5 mm. Les surfaces de tournage les
plus fines sont obtenues avec un outil
rond, une vitesse de coupe élevée, une
avance faible et une profondeur de coupe
minimale. La surface peut alors être polie
sans ponçage préalable.
La figure 28 montre que, pour une pièce
de 40 mm de diamètre par exemple, de
bonnes conditions de travail sont garanties
en choisissant une vitesse de coupe qui se
situe entre les vitesses de rotation typiques
des tours conventionnels, c’est-à-dire
entre 224 et 1250 tr/min.
Les outils de tournage avec plaquette au
carbure rapportée conviennent bien pour
l’ébauchage grossier, mais la profondeur
de coupe ne doit pas dépasser 6 mm. Pour
la finition, on utilise généralement des
outils en HSS. Cependant, la qualité de
surface de la pièce usinée n’est pas seulement déterminée par les outils employés,
mais aussi par la vitesse de coupe et par
l’avance.
Pour le refroidissement, il est possible
d’utiliser une émulsion compatible avec
le verre acrylique.
Lors de l’utilisation d’outils diamantés
soigneusement polis sur des tours de précision, fonctionnant sans aucune vibration,
La vitesse de coupe peut être supérieure à
16
300
Diamètre de pièce d
Pour le tournage de PLEXIGLAS®, on
utilise les tours classiques employés pour
le travail des métaux. Les vitesses de
coupe doivent être aussi élevées que
possible, et dépendent de la pièce et du
type de machine. On peut retenir comme
règle de base que la vitesse de coupe
doit être dix fois plus élevée que dans le
cas de l’acier. Un bon résultat de coupe
ne pourra être atteint que si l’outil est
parfaitement affûté.
Tout comme dans le cas du perçage, un
copeau de tournage cohérent (copeau
filant) indique que l’affûtage de l’outil,
l’avance et la vitesse de coupe ont été
correctement choisis et optimisés l’un
par rapport à l’autre.
200
vmax = 300 m/min
vmin = 20 m/min
100
50
40
30
20
10
224
5
100 200
1250
400
800 1000 2000 4000 8000 1000
min–1 Vitesse de rotation n de l’axe d’entrainement
Figure 28: Vitesses de coupe, diamètres de pièce et vitesses de rotation recommandées pour le tournage de PLEXIGLAS®
précision, fonctionnant sans aucune vibration, il est possible d’obtenir des surfaces
impeccables et très brillantes.
Paramètres d’affûtage et de travail
PLEXIGLAS® GS et XT
Angle de dépouille α
5 ° à 10 °
Angle de coupe γ
0 ° à -4 °
Angle d’attaque κ
env. 45 °
Vitesse de coupe vc
20 à 300 m/min
Vitesse d’avance f
0,1 à 0,5 mm/tr
Profondeur de coupe a
Jusqu’à 6 mm
γ
κ
celle utilisée avec d’autres outils. Pour ce
travail de précision, il faut malheureusement renoncer au refroidissement, sinon
toujours recommandé, afin d’éviter les
distorsions optiques.
Des disques ronds peuvent être fabriqués
très économiquement à partir de plaques
sur un tour (figure 29a et figure 30): serrer plusieurs flans bruts entre le mandrin et
la poupée pour obtenir le diamètre voulu
en quelques passes. La largeur de l’outil
et son angle d’attaque sont réglés suivant
l’épaisseur des disques. Pour des disques
minces, choisir des outils larges avec un
petit angle d’attaque. Le tournage convient
également très bien pour la fabrication
d’anneaux (voir figure 34).
α
a)
γ
α
b)
κ
Figure 29: Identification des angles au tournage
5 Tournage
Figure 30: Tournage de disques entre le mandrin et la poupée
Figure 32: Fabrication d’une sphère à partir d’un bâton rond en PLEXIGLAS® GS,
avec dispositif de tournage en rond
Figure 34: Suppression d’une bordure de pièce formée
Figure 31: Surfaçage en bout d’un bloc de PLEXIGLAS® GS
Figure 33: Pièce ébauchée avec un outil HSS et polie au diamant
17
6 Limage, rabotage et raclage
Figure 35: Finition de PLEXIGLAS® au grattoir
6 Limage, rabotage et
raclage
PLEXIGLAS® se laisse travailler avec toutes
les limes courantes ainsi qu’avec des râpes
pas trop grosses. Ces outils ne devraient
pas avoir été utilisés au préalable pour
le travail des métaux. Le choix des outils
dépend du travail à réaliser, par exemple
ébauche ou finition.
Pour ébarber des pièces sciées, fraisées ou
tournées, on utilise également des racloirs
et des grattoirs, surtout lorsqu’il faut
reprendre des bords de plaques fines.
PLEXIGLAS® peut être usiné sur des
rabots à dresser, tels que ceux utilisés pour
le travail du bois.
18
Figure 36: Lissage des bords à la dégauchisseuse
6 Ponçage et polissage
7 Ponçage et polissage
Le ponçage et ensuite le polissage permettent de redonner un aspect très brillant et
transparent aux bords de coupe rugueux
et donc mats obtenus après usinage du
PLEXIGLAS® par enlèvement de copeaux.
Même des surfaces fortement rayées
ou abîmées peuvent être ainsi reprises.
Un polissage partiel, surtout après un
ponçage, modifie la surface de la pièce
à cause de l’enlèvement de matière et
reste donc décelable optiquement.
Les produits avec surface revêtue, par ex.
‘NO DROP’, ‘ALLTOP’, ‘HEATSTOP’ ou
‘MIROIR’, ne devraient être ni poncés ni
polis afin de ne pas abîmer le revêtement.
7.1 Ponçage
Pour éviter les contraintes thermiques
dans la pièce à usiner et le collage des
surfaces de friction, il est préférable de
toujours poncer à l’eau. Pour le choix de
la granulométrie de l’abrasif, se baser sur
la profondeur des traces d’usinage ou des
rayures; plus les traces sont profondes,
plus la granulométrie sera grossière. L’opération de ponçage se fait généralement
en plusieurs fois, en prenant des grains
de plus en plus fins. Il est généralement
recommandé de procéder en trois étapes:
1. gros, grain 60,
2. moyen, grain 220,
3. fin, grain de 400 à 600.
Par principe, chaque passe de ponçage
doit éliminer intégralement les traces
des passes précédentes.
Le ponçage peut se faire à la main avec
du papier abrasif ou avec un tampon. Il est
conseillé de travailler en effectuant des
mouvements circulaires.
Dans le cas d’un ponçage à la machine,
avec une ponceuse à disques rotatifs par
exemple, une ponceuse vibrante ou une
ponceuse à bande (vitesse de la bande
environ 10 m/s), la pièce doit être
légèrement bougée, et il est préférable de
n’appuyer ni trop longtemps ni trop fort
(malgré le ponçage à l’eau), car la chaleur
de frottement dégagée peut entraîner
des contraintes et des détériorations des
surfaces.
Figure 37: Ponçage du chant d’un paquet de flans à la
ponceuse vibrante
Figure 38: Ponçage à l’eau sur une ponceuse à bande
Dans le cas notamment de pièces tournées
ou de surfaces non planes, il est également
possible de travailler à l’eau, avec une laine
d’acier très fine, par exemple de type 00.
Il est donc conseillé d’utiliser des pâtes
solubles dans l’eau, par exemple «la pâte
à polir pour verre acrylique, (POLIER &
REPAIR Paste)» de Burnus.
Lorsque la surface a été travaillée mécaniquement par ponçage (avant le polissage)
ou matage par sablage, les surfaces sont
très sensibles à l’encrassement et aux
traces de doigts. (Pour plus d’informations,
voir les «Directives de mise en oeuvre,
traitement des surfaces », chapitre 5).
7.2 Polissage
Comme on utilise pour le polissage des
matériaux très tendres, bande de feutre,
disque en tissu ou tissu à gant, la surface
à polir doit avoir été finement poncée.
Si tel n’est pas le cas, la surface devient
certes brillante, mais les traces d’usinage
et les rayures restent visibles. Pour la préparation des chants, il suffit de racler avec
un grattoir ou un racloir, lorsqu’on peut
ensuite polir à la bande de feutre.
Les bords des plaques de PLEXIGLAS® GS
et PLEXIGLAS® XT peuvent être polis sans
difficultés. Par contre, le polissage des
surfaces, comme nous l’avons déjà indiqué,
est moins conseillé. Pour PLEXIGLAS® GS
et XT, il existe trois méthodes:
• Polissage à bande, disque à polir ou
chiffon
• Polissage à la flamme
• Polissage au diamant.
Tout comme pour le ponçage, le matériau
ne doit être appliqué trop fort ou trop
longtemps sur l’outil de polissage.
Vous éviterez ainsi de surchauffer la
surface de la pièce à cause du frottement
et donc de détériorer thermiquement le
matériau ou d’y créer des contraintes
(et donc des fissures). Dans certains cas,
il peut être utile de recuire le matériau
après le polissage (voir chapitre 8 Recuit).
Généralement, on utilise pour le polissage
des cires et des pâtes, mais on peut aussi
travailler avec du brillant pour automobile.
Immédiatement après le traitement, les
traces de tous les produits de polissage
doivent être soigneusement éliminées et
les pièces rincées à l’eau.
On polit généralement avec un ruban de
feutre ou avec un disque à polir rotatif,
sur lequel on a appliqué des cires à polir
spéciales. Le brillant de la surface peut
encore être amélioré en finissant le travail
à la main avec matériau particulièrement
souple et non pelucheux (doublure pour
gants) ou avec de l’ouate et du lait à polir.
Les bords et les petites pièces se polissent
de préférence sur des bandes de feutre.
Elles y seront mieux maintenues ou
guidées que sur un disque en rotation.
19
7 Ponçage et polissage
Si le travail n’est pas soigné, il est possible
que la flamme «bave» sur la surface de
la pièce au-delà du bord de coupe et que
des contraintes thermiques se produisent
ainsi dans le matériau. Ces contraintes
peuvent entraîner des fissurations dans la
suite des transformations ou lors de la mise
en service de la pièce plastique si celle-ci
rentre en contact avec des colles, des
solvants pour peinture ou des substances
de nettoyage. Pour éviter cet effet, il est
indispensable de recuire dans certains cas
(voir chapitre 8 Recuit).
Il existe des appareils semi-automatiques
pour le polissage à la flamme des bords
droits de plaques planes de différentes
longueurs. La flamme est alimentée par
un mélange d’acétylène et d’oxygène. Les
mélanges acétylène/air comprimé fournissent de moins bons résultats de polissage.
La construction du brûleur et de sa pointe
doivent éventuellement être adaptés au
cas par cas suivant l’opération à exécuter,
en faisant des essais préalables.
Pour le polissage manuel à la flamme, de
bords courbes de pièces finies ou de bords
intérieurs d’alésages par exemple, on utilise des appareils de table dont la flamme
est alimentée par un mélange d’hydrogène
et d’oxygène.
Figure 39: Polissage au ruban feutre
Figure 40: Polissage au disque
Pendant le polissage, la pièce doit sans
cesse décrire des mouvements de rotation, afin que les irrégularités du feutre
ou du disque n’abîment pas le matériau.
La vitesse de la bande de feutre doit être
d’environ 20 m/s, soit le double de la
vitesse appliquée pour le ponçage.
Dans le cas de grandes séries, on recommande des machines automatiques à polir,
surtout lorsqu’il s’agit d’obtenir des arêtes
et des angles vifs, comme pour la fabrication de cubes à photos.
Le disque à polir en tissu convient bien
au polissage de grandes surfaces, même
courbes. Le paquet d’étoffes rotatif est
constitué de coton écru et/ou de flanelle,
dont les couches sont disposées aussi
lâchement que possible, pour évacuer
la chaleur de frottement par ventilation.
Avant de polir, appliquer un peu de cire
sur le disque rotatif. Celui-ci doit toujours
être débarrassé et nettoyé de la vielle cire
durcie. Pour le nettoyage, on peut utiliser
une vieille lame de scie. La vitesse périphérique du disque à polir doit se situer
entre 20 et 40 m/s.
20
Une autre possibilité de finition des
bords de coupe du PLEXIGLAS® GS et
PLEXIGLAS® XT est le polissage à la
flamme. Dans ce cas, il est inutile de
passer par l’étape dec ponçage, mais
les bords doivent être nettoyés de tous
résidus, tels que les copeaux adhérents
et les traces de sueur ou de doigts. Après
le polissage à la flamme, généralement
les rayures des opérations précédentes
de sciage ou de fraisage sont encore
visibles. La grande rentabilité du polissage
à la flamme par rapport au polissage au
disque peut donc être exploitée lorsque les
exigences ne sont pas trop sévères quant
au résultat, notamment pour les matériaux
fins et incolores qui sont employés le plus
fréquemment. Les contraintes de surface
trop intenses que peut éventuellement
provoquer le polissage à la flamme
excluent généralement cette méthode de
travail pour les plaques épaisses. Ceci est
aussi valable pour les matériaux colorés,
dont les colorants ou pigments ont souvent
pour effet de réduire encore le brillant.
7 Ponçage et polissage
Lors du polissage au diamant de
PLEXIGLAS® l’opération de finition
préalable est inutile. L’enlèvement de
copeaux et le polissage s’effectuent en
une seule opération. On utilise dans ce cas
des plateaux fraiseurs équipés d’au moins
deux dents diamantées ou encore des
outils de tournage diamantés. Il faut veiller
à la bonne évacuation des copeaux. L’outil
doit toujours être réservé pour un groupe
de matériaux, comme PLEXIGLAS® par
exemple.
Il est nécessaire d’utiliser des outils et
des machines de haute précision pour la
fixation ou le déplacement de la pièce.
L’affûtage initial et les raffûtages des dents
diamantées, ainsi que leur réglage doivent
être confiés au fabricant. La machine doit
fonctionner sans aucune vibration pour
éviter les marques de résonance sur la
pièce. Les fraises à polir les chants, que
l’on trouve dans le commerce, respectent
ces conditions.
Le polissage au diamant permet de longues
durées de vies et convient donc particulièrement bien pour la fabrication en série.
Les arêtes vives produites par le fraisage
au diamant peuvent éventuellement être
coupées à l’aide d’un ébavureur.
Dans le cas de petites pièces en
PLEXIGLAS® fabriquées mécaniquement,
le polissage au tambour est souvent une
bonne solution: les pièces sont placées
dans un tambour à polir, dans lequel de la
poudre abrasive et des morceaux de bois
d’une certaine géométrie sont ajoutés
comme charge. Après normalement
trois opérations, ponçage fin (de 6 à 24
heures), polissage (environ 16 heures) et
finition (environ 12 heures) les pièces de
PLEXIGLAS® traitées sont extrêmement
brillantes.
Polissage de PLEXIGLAS®
Méthode
Polissage
à l’eau + disque/
ruban feutre
Polissage à la
flamme
Polissage au
diamant
Lustrage à la
pâte à polir
Qualité de surface
très bonne
moyenne
bonne à très
bonne
très bonne
Etat de contrainte
moyen
très élevé
moyen
faible
Durée de travail
longue à très longue
courte
courte
courte à longue
Investissement
moyen
elevé
très élevé
faible
Figure 41: Polissage au diamant
21
8 Recuit
8 Recuit
Recuire signifie: chauffer les pièces
de matières plastiques et les refroidir
lentement.
Les matières plastiques résistent à de
très hautes contraintes en traction tant
qu’elles ne sont pas simultanément
exposées à des produits corrosifs.
Les causes de contraintes en traction
sont par exemple les suivantes:
• Usinage avec enlèvement de copeaux,
par exemple sciage, fraisage, tournage
et ponçage
• Formage à chaud, et en particulier le
pliage
• Différences de température
• Retrait de colles
• Déformation à la fixation
(serrage, perçage, vissage)
• Retrait après une surchauffe localisée
résultant d’un outil mal affûté ou au
cours du polissage
• Entrave à la dilatation thermique
• Contraintes internes dues aux méthodes
de fabrication dans le cas de
PLEXIGLAS® XT surtout avec les tubes
• Sollicitations extérieures
22
Si des produits corrosifs interviennent
en plus, par exemple des solvants ou des
diluants pour le collage, l’impression et la
peinture, des vapeurs de monomères dans
la découpe au laser ou lors du polissage
à la flamme, des plastifiants d’isolation en
PVC, des joints, des films et des produits
de nettoyage agressifs, il peut se produire
un phénomène de fissuration rendant les
pièces inutilisables, même si ces produits
n’entraînent pas de détériorations sur les
pièces sans contrainte. Il faut donc éviter
la présence simultanée de contraintes
en traction et de produits corrosifs.
Comme il est impossible d’exclure à priori
l’usage de substances corrosives pendant
la durée de vie de l’objet, la seule solution
est de supprimer les contraintes en traction
en appliquant un recuit de relaxation. Les
pièces en PLEXIGLAS® sont placées dans
des étuves adéquates pour être chauffées,
pendant une durée dépendante de l’épaisseur, à des températures inférieures aux
températures de ramollissement, puis sont
refroidies lentement. Un refroidissement
trop rapide produit une peau extérieure
froide et rigide; comme le matériau
continue de se rétracter intérieurement,
de nouvelles contraintes de traction se
produisent.
Les conditions de recuit sont les suivantes:
Températures:
• PLEXIGLAS® GS: 80 °C (pièces non
formées jusqu’à 100 °C maximum)
• PLEXIGLAS® XT: 70° à 80 °C (pièces
non formées jusqu’à 85 °C maximum)
Durée de recuit:
• PLEXIGLAS® GS et PLEXIGLAS® XT:
l’épaisseur du matériau en mm, divisée
par 3, donne la durée de recuit en heures, mais sans être inférieure à 2 heures.
Refroidissement:
• La durée de refroidissement en heures
dans l’étuve est égale à l’épaisseur de
PLEXIGLAS® en mm divisée par 4, mais
la vitesse de refroidissement ne doit en
aucun cas dépasser 15 °C par heure.
• La température de sortie de l’étuve ne
doit en aucun cas dépasser 60 °C pour
PLEXIGLAS®.
9 Nettoyage et entretien
9 Nettoyage et
entretien
Les matières plastiques, surtout après
avoir été frottées intensément, se chargent
électrostatiquement et peuvent donc attirer la poussière. Pour les salissures légères,
on peut appliquer, aussitôt ou après un
®
Le nettoyage et l’entretien de PLEXIGLAS
premier nettoyage intensif, le «Produit de
ne nécessitent que de l’eau claire. En cas
nettoyage et d’entretien antistatique pour
d’encrassement important, l’eau peut
plastiques (AKU)» de Burnus, et l’essuyer
éventuellement être réchauffée et un
nettoyant ménager non abrasif peut y être ensuite avec un chiffon doux, sans frotter,
ajouté. Eviter en tout cas de frotter à sec. jusqu’à ce que la surface soit sèche. L’effet
Avant le séchage final, par exemple à l’aide antipoussière perdure longtemps après.
Les vitrages et les fenêtres peuvent être
d’une éponge, d’une peau de chamois ou
nettoyées à l’aide d’un appareil de netd’un tissu de doublure à gants, veiller à ce
toyage à haute pression, éventuellement
que toutes les particules étrangères soient
avec l’addition d’un produit de rinçage.
parfaitement éliminées.
Figure 42: Produits d’entretien
23
®
= marque déposée
PLEXIGLAS,
PLEXIGLAS ALLTOP,
PLEXIGLAS FREE FLOW,
PLEXIGLAS HEATSTOP,
PLEXIGLAS RESIST,
PLEXIGLAS SATINICE,
PLEXIGLAS SOUNDSTOP,
ACRIFIX,
EUROPLEX
est une marque déposée de la société
Evonik Röhm GmbH, Darmstadt, Allemagne.
Certifié selon DIN EN ISO 9001 (qualité) et
DIN EN ISO 14001 (environnement)
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connaissances et expérience actuels dans le domaine
visé. Toutefois, cela n’entraîne en aucun cas une
quelconque reconnaissance de responsabilité de
notre part et ce, y compris concernant tous droits
de tiers en matière de propriété intellectuelle. En
particulier, il ne saurait être déduit ou interprété de
cette information ou sa recommandation le bénéfice
de quelles que garanties que ce soit, expresses ou
tacites, autres que celles fournies au titre des articles
1641 et suivants du Code civil, et notamment
celles afférentes aux qualités du produit. Nous nous
réservons le droit d’apporter tout changement utile
justifié par le progrès technologique ou un perfectionnement interne à l’entreprise. Le client n’est pas
dispensé de procéder à tous les contrôles et tests
utiles au produit. Il devra en particulier s’assurer de
la conformité du produit livré et des caractéristiques
et qualités intrinsèques de ce dernier. Tout test et/
ou contrôle devra être effectué par un professionnel
averti ayant compétence en la matière et ce sous l’entière responsabilité du client. Toute référence à une
dénomination ou à une marque commerciale utilisée
par une autre société n’est qu’une indication et ne
sous-entend en aucun cas que des produits similaires
ne peuvent également être utilisés.
No de réf. 311-1 mars 2008
XX/0308/09561 (fr)
Domaine d´activités
Performance Polymers
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Kirschenallee
64293 Darmstadt
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www.plexiglas.net
www.evonik.com