Tout sur le fil de molybdène et le découpage par électroérosion à fil

Dans le monde de l'usinage de précision, chaque millième de millimètre compte. Et dans l'usinage par décharge électrique (EDM), où le métal est enlevé à l'aide d'étincelles contrôlées, le type de fil utilisé joue un rôle majeur. Le fil en molybdène est un matériau qui révolutionne discrètement ce domaine.

Fig. 1 Usinage par électroérosion

Principes de base du découpage par électroérosion à fil

--Qu'est-ce que l'électroérosion par fil a de si particulier ?

L'électroérosionà fil (EDM) est un procédé de coupe sans contact qui enlève de la matière au moyen de décharges électriques (étincelles). L'intérêt de ce procédé est qu'il permet de découper les métaux les plus durs sans appliquer de force physique. Cela signifie qu'il n'y a pas de contrainte mécanique, pas d'usure de l'outil comme dans le cas de la coupe traditionnelle, et la possibilité d'obtenir des tolérances très fines.

Dans l'électroérosion à fil, l'électrode est un fil métallique fin. Lorsque le fil s'approche de la pièce, les décharges électriques génèrent une forte chaleur qui vaporise ou fait fondre le matériau. Cette technique est particulièrement utilisée pour la production d'outils et de matrices, de pièces aérospatiales et de composants de haute précision.

--Composants de la découpe à fil par électroérosion

Le système comprend un fil (généralement en laiton ou en molybdène), un fluide diélectrique (généralement de l'eau déionisée), une alimentation électrique et un système de mouvement contrôlé par ordinateur. Le choix du fil a une incidence sur tout : vitesse, précision, coût, etc.

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Fig. 2 Composants de l'électroérosion à fil

Fil de molybdène utilisé pour l'électroérosion

--Pourquoi utiliser un fil de molybdène ?

Le molybdène est un métal réfractaire connu pour son point de fusion très élevé (~2620°C), sa grande résistance à la traction et sa conductivité électrique. Il est donc très utile pour l'électroérosion à fil.

1. Réutilisation et longévité

Contrairement au laiton, le fil de moly est recyclable. Dans la majorité des machines d'électroérosion à fil de conception asiatique (modèles de la série DK77, par exemple), le fil de molybdène est soumis à des cycles et à des boucles répétés, parfois des centaines de fois, avant de perdre son tranchant. Cela permet de réaliser des économies substantielles sur la consommation de fil et la maintenance à long terme.

2. Des coupes nettes et précises

Grâce à sa résistance à la traction et à la déformation par la chaleur, le fil en molybdène conserve sa forme. Il offre une tension constante, ce qui signifie des coupes plus nettes et des tolérances plus serrées dans les matériaux durs comme le titane ou l'acier à outils trempé.

3. Coupe plus rapide avec moins de casse

Lefil de molybdène permet des cycles de coupe plus rapides car il peut résister à la rupture lorsqu'il est soumis à la tension et à la chaleur. Cette fiabilité est particulièrement précieuse dans les secteurs de l'aérospatiale et de l'électronique, où la précision et la perte de temps sont très importantes.

4. Idéal pour les espaces fins et détaillés

Lorsque des géométries précises sont requises, le fil en molybdène ne s'affaisse pas, ne fléchit pas et ne dévie pas, ce qui lui permet d'être plus performant dans les angles vifs et dans les profils 3D complexes[2].

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Fig. 3 Processus de coupe du fil EDM

--Quand utiliser le fil en molybdène ?

Si le fil en molybdène a un coût initial par mètre plus élevé que le laiton, il s'avère souvent moins cher à long terme en raison de sa réutilisation. C'est le fil de choix pour

• les productions répétitives
• Matériaux à dureté élevée (carbure, Inconel, aciers à outils)
• Travaux à tolérances serrées
• Applications dans les domaines de l'aérospatiale, de la défense, de la médecine et de la fabrication de moules et de matrices.

Toutefois, le fil de molybdène ne convient pas aux machines d'électroérosion à alimentation continue, courantes dans de nombreux ateliers occidentaux. Il est principalement utilisé dans les systèmes d'électroérosion à mouvement alternatif (non consommables), qui prennent en charge le mouvement du fil en boucle.

--Les points à surveiller

Comme tout outil, le fil de molybdène a ses limites. Gardez-les à l'esprit :

• Pas pour les machines à alimentation continue: La plupart des systèmes d'électroérosion à fil occidentaux ne sont pas compatibles.
• Le diamètre du fil est important: Les diamètres courants vont de 0,10 mm à 0,20 mm. Adaptez la taille aux détails et aux matériaux de votre travail.
• La tension est essentielle: Une bonne tension du fil garantit des coupes précises et évite la rupture du fil.
• Reconditionnement nécessaire: Même si le fil en molybdène dure plus longtemps, il finit par s'user. Surveillez les signes de diminution de la qualité de coupe et remplacez le fil si nécessaire.

--Matériaux d'électrodes pour l'électroérosion par fil

Pour plus d'informations et une assistance technique, veuillez consulter le site Stanford Advanced Materials (SAM).

Questions fréquemment posées

1. Puis-je utiliser un fil en molybdène sur n'importe quelle machine d'électroérosion ?
Pas exactement. Il est principalement utilisé dans les machines conçues pour les systèmes à fil bouclé ou alternatif, en particulier dans les installations d'électroérosion de style asiatique.

2. Le fil de molybdène est-il plus cher que le fil de laiton ?
Oui, par mètre, mais comme il est réutilisable, le coût total sur la durée est souvent inférieur.

3. Quels sont les types de pièces qui bénéficient le plus du fil en molybdène ?
Les pièces petites, complexes ou de haute précision fabriquées à partir de matériaux durs - comme les matrices, les moules ou les composants fins dans l'aérospatiale et l'électronique.

Références :

[1] Amitesh Goswami, Jatinder Kumar, Optimization in wire-cut EDM of Nimonic-80A using Taguchi's approach and utility concept, Engineering Science and Technology, an International Journal, Volume 17, Issue 4,

2014, Pages 236-246, ISSN 2215-0986, https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2215098614000524

[2] Matthias Worgull, Chapter 9 - Microstructured Mold Inserts for Hot Embossing, Editor(s) : Matthias Worgull, In Micro and Nano Technologies, Hot Embossing, William Andrew Publishing, 2009, Pages 283-306, ISBN 9780815515791, https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B978081551579150015X.