poudres (métallurgie des) (suite)

Opérations de finition

Le calibrage des pièces permet, par passage dans une matrice appropriée, une conformation dimensionnelle précise. D’autres traitements divers, adaptés éventuellement à la nature du produit fritté, sont pratiqués avant utilisation des pièces : traitement thermique, cémentation, revêtement électrolytique, protection par oxydation, imprégnation de lubrifiant, etc.

Applications

Elles sont très diversifiées à la fois par la nature des produits, leurs dimensions, leur structure et leurs domaines d’utilisation (automobile, aéronautique, électronique, électrodomestique, industrie nucléaire, armement, etc.). Deux grandes classes d’applications se distinguent.

Applications spécifiques

La métallurgie des poudres est largement utilisée pour l’élaboration de nombreux matériaux employés tant dans l’industrie mécanique que dans l’industrie électrique ou électronique.

• Matériaux poreux à porosité contrôlée : filtres en bronze ou en acier inoxydable obtenus à partir de poudres sphériques ; éléments poreux pour dégivreurs, diffuseurs, silencieux d’air comprimé ; éléments en nickel de diamètre de pores inférieur à 0,1 μ, pour la séparation isotopique de l’uranium par diffusion gazeuse ; pièces pour l’industrie chimique et pétrochimique, telles que les électrodes, les masses de catalyse, les plaques d’accumulateurs ; coussinets et bagues autolubrifiants en bronze ou en fer. Grâce à leur réserve d’huile interne imprégnant les porosités, les pièces autolubrifiantes ont de nombreuses applications, lorsque la charge spécifique est limitée, pour les organes où la lubrification est difficile à assurer régulièrement (machines électrodomestiques, organes de machines-outils, appareillage d’industrie alimentaire, etc.) ; en cas d’échauffement anormal, l’huile, en se dilatant, vient améliorer la lubrification et réintègre les pores de la pièce après refroidissement.

• Alliages de métaux non ou peu miscibles à points de fusion éloignés : tungstène-cuivre et tungstène-argent pour les contacts électriques ; tungstène-nickel-cuivre, alliage pondéral pour masses d’équilibrage ; cupro-plomb à 40 p. 100 de plomb, antifriction pour coussinet de moteur automobile.

• Alliages durs à base de carbure de tungstène et de carbure de titane répartis dans une matrice de cobalt. Utilisés sous forme de plaquettes rapportées par brasage sur l’extrémité d’un outil de coupe ou sur une pièce d’usure (filière, guide), ces alliages ne peuvent être obtenus à partir de l’état liquide, certains carbures se décomposant à haute température.

• Métaux et alliages réfractaires dont l’élaboration sous forme d’ébauches ou de pièces finies rendue délicate en raison des points de fusion élevés et des risques de pollution est facilitée par la métallurgie des poudres : filaments de tungstène, de molybdène, de tantale pour lampes à incandescence, tubes électroniques et électrodes.

• Matériaux composites formés d’une matrice métallique associée à des particules métalliques et non métalliques :
— céramiques métalliques, ou cermets, à base de molybdène ou de cobalt, présentant une phase carburée (carbure de titane) ou un oxyde réfractaire (zircone, alumine), ou un composé défini (siliciure, nitrure, borure), utilisées dans les industries aéronautique et aérospatiale pour des pièces de réacteurs ou de fusées, devant supporter de hautes températures dans une atmosphère corrosive (ailettes, col de tuyères, entretoises, etc.), et pour certains contacts électriques ;
— alliages graphités, en cuivre-graphite, pour balais de collecteurs de moteurs électriques, joints et bagues (bronze au graphite) ;
— matériaux de frottement constituant les garnitures de disques de friction pour embrayages, freins, coupleurs et composés de produits très différents, dont les propriétés, parfois contraires, permettent la constitution de ces ensembles complexes (bronze, fer, plomb, graphite, silice, sulfure de molybdène) ;
— matériaux diamantés pour meules (matrice de bronze, de nickel, de fer avec des particules de diamant) ;
— alliages renforcés par une phase très fine dispersée, qui améliore principalement leur tenue au fluage (nickel, cobalt avec de la thorine ; aluminium avec phase d’alumine) ;
— alliages renforcés par des fibres aux propriétés mécaniques particulièrement élevées de carbone ou de bore.

Applications concurrentielles des procédés conventionnels de formage et usinage

La métallurgie des poudres permet dans ce domaine la réalisation de nombreux produits, ébauches ou pièces finies :
— pièces mécaniques finies, exécutées en grandes séries, particulièrement dans la construction automobile, qui consomme environ la moitié du tonnage de pièces frittées à raison de 5 à 10 kg par véhicule (moteur, carrosserie, accessoires, transmission automatique).

Cette fabrication est surtout conditionnée par les économies de matière, de main-d’œuvre et d’investissement de machines-outils ; les pièces obtenues avec des alliages variés (bronze, laiton, fer, acier ordinaire ou allié, maillechort, aluminium) présentent des tolérances dimensionnelles faibles (alésage circulaire de 30 mm obtenu à ± 0,03 mm) sans usinage ultérieur (bagues, pignons, petits engrenages, roues dentées, cames, doigts, excentriques, etc.) ;
— produits difficiles à former par coulée ou par forgeage et à usiner, tels que les aimants permanents follement alliés et les produits magnétiques agglomérés du type ferrite ;
— alliages et métaux à haute pureté, toxiques ou pyrophoriques, que l’on rencontre dans l’industrie nucléaire (béryllium, zirconium, uranium) ;
— ébauches frittées subissant ultérieurement des opérations normales de formage, dans le cas de matériaux difficiles à élaborer ou pour lesquels cette technique abaisse le prix de revient : ébauches frittées en acier et forgées pour petits engrenages ou pignons ; ébauches de métaux et d’alliages (uranium, béryllium) cofilés avec un métal formant enveloppe pour les éléments de combustibles nucléaires ; alliages de nickel, de cobalt pour l’industrie aéronautique, élaborés sous forme d’ébauches frittées, puis forgées pour la confection d’ailettes.

R. Le R.

➙ Élaboration des métaux et alliages / Frittage / Métallurgie.