Lubrifiants et huiles pour le travail des métaux : types, utilisations et comment choisir

Les lubrifiants et huiles de travail des métaux jouent un rôle essentiel dans les processus modernes d'usinage et de fabrication des métaux. En réduisant la friction, en contrôlant la chaleur et en protégeant à la fois les outils et les pièces, le bon lubrifiant de travail des métaux peut considérablement améliorer l'efficacité de l'usinage et la qualité de surface. De la coupe et du perçage au formage et au meulage, une lubrification appropriée est essentielle pour prolonger la durée de vie des outils, maintenir la précision et réduire les coûts de production globaux.

Que sont les lubrifiants de travail des métaux ?

Les lubrifiants pour le travail des métaux sont des fluides spécialement conçus pour réduire la friction, dissiper la chaleur et protéger les surfaces métalliques pendant les opérations d'usinage et de formage. Un lubrifiant de travail des métaux crée un film protecteur entre l'outil de coupe et la pièce, prévenant l'usure excessive et les dommages matériels.

Principaux objectifs des lubrifiants de travail des métaux :

• Réduire la friction entre l'outil et le matériau

• Minimiser la génération de chaleur pendant la coupe

• Améliorer la finition de surface et la précision dimensionnelle

• Protéger les outils et les machines de l'usure prématurée

Lubrification vs refroidissement

Alors que la lubrification vise à réduire la friction et l'usure, le refroidissement évacue la chaleur générée pendant l'usinage. La plupart des lubrifiants de travail des métaux remplissent les deux fonctions, bien que certains fluides privilégient la lubrification (huiles) tandis que d'autres mettent l'accent sur le refroidissement (émulsions à base d'eau).

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Types de lubrifiants de travail des métaux

Huiles solubles (huiles émulsifiables)

Ce sont les lubrifiants les plus largement utilisés dans le travail général des métaux. Ils sont composés d'huile minérale mélangée à des émulsifiants afin de pouvoir être dilués avec de l'eau.

Composition : Teneur élevée en huile (40 % à 70 %) mélangée à de l'eau.

Meilleure utilisation : Usinage général, fraisage et tournage.

Avantage : Offre un excellent équilibre entre le refroidissement (de l'eau) et la lubrification (de l'huile) à faible coût.

Fluides synthétiques

Les fluides synthétiques ne contiennent ni pétrole ni huile minérale. Au lieu de cela, ils utilisent des composants de type détergent et d'autres additifs pour assurer la lubrification.

Composition : Agents chimiques dissous dans l'eau.

Meilleure utilisation : Meulage à grande vitesse et usinage CNC où la visibilité de la pièce est importante (ils sont généralement clairs).

Avantage : Ils ont d'excellentes propriétés de refroidissement, sont très résistants aux bactéries (ils ne « sentent » pas aussi facilement) et maintiennent la machine très propre.

Fluides semi-synthétiques

Comme leur nom l'indique, ce sont des hybrides entre les huiles solubles et les fluides synthétiques.

Composition : Faible teneur en huile (5 % à 30 %) avec des additifs synthétiques et de l'eau.

Meilleure utilisation : Usinage intensif où le refroidissement et la lubrification haute pression sont nécessaires.

Avantage : Ils offrent une meilleure lubrification que les synthétiques purs et un meilleur refroidissement que les huiles solubles, ce qui en fait une solution « le meilleur des deux mondes » pour les ateliers modernes.

Huiles entières (huiles pures)

Celles-ci sont utilisées « pures », c'est-à-dire qu'elles ne sont jamais mélangées à de l'eau.

Composition : 100 % huile minérale, animale, végétale ou synthétique.

Meilleure utilisation : Taraudage intensif, filetage et perçage profond sur des métaux durs comme l'acier inoxydable ou le titane.

Avantage : Fournit le plus haut niveau de lubrification, empêchant les outils de se briser sous des pressions extrêmes. Cependant, ils sont peu efficaces pour le refroidissement et peuvent présenter un risque d'incendie à très grande vitesse.

Lubrifiants solides et pâteux

Ceux-ci se présentent sous forme de bâtons, de cires ou de pâtes épaisses.

Composition : Graisses solides, cires ou graphite.

Meilleure utilisation : Sciage manuel, perçage avec une presse manuelle ou taraudage d'un seul trou.

Avantage : Extrêmement facile à appliquer sans saleté ni systèmes de pompe coûteux. Ils sont parfaits pour les petits travaux ou pour travailler sur des surfaces verticales où le liquide s'égoutterait simplement.

Lubrifiants gazeux (air comprimé et azote)

Parfois, le meilleur lubrifiant est simplement un jet d'air froid.

Composition : Air comprimé ou gaz spécialisés comme le dioxyde de carbone ($CO_2$).

Meilleure utilisation : Usinage à sec à grande vitesse de matériaux comme la fonte ou les plastiques.

Avantage : Laisse la pièce complètement sèche et propre. Il est souvent utilisé avec des « tubes Vortex » qui peuvent abaisser la température de l'air à des niveaux sub-zéro pour un refroidissement extrême.

Lubrifiants de travail des métaux par application

Perçage et taraudage : Les opérations impliquant une friction et une pression élevées nécessitent des lubrifiants de travail des métaux avec une forte lubrification limite pour éviter le grippage de l'outil et les dommages aux filets.

Fraisage et tournage : Le refroidissement et la lubrification sont importants pour maintenir la géométrie de l'outil et la qualité de surface, en particulier à des vitesses de coupe plus élevées.

Meulage et finition : Les lubrifiants de travail des métaux à faible viscosité aident à éliminer les fines particules tout en contrôlant la chaleur pour éviter les brûlures de surface.

Formage et emboutissage : Les huiles de travail des métaux utilisées dans les processus de formage réduisent la friction entre les matrices et les tôles, améliorant le flux de matière et réduisant l'usure des outils.

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Choisir le bon lubrifiant de travail des métaux

Le choix du lubrifiant de travail des métaux approprié est une décision technique qui affecte directement la durée de vie des outils, la finition de surface, l'efficacité de l'usinage et la sécurité de l'opérateur. Les facteurs suivants doivent être évalués ensemble plutôt qu'isolément :

Type de matériau : 

• L'acier et l'acier inoxydable nécessitent généralement des lubrifiants à pouvoir lubrifiant plus élevé et des additifs pour pressions extrêmes pour gérer les forces de coupe et la chaleur.

• L'aluminium bénéficie de fluides conçus pour empêcher la formation d'arêtes rapportées et l'adhérence des matériaux sur les outils de coupe.

Vitesse de coupe et pression

• L'usinage à grande vitesse privilégie généralement les émulsions à base d'eau qui assurent un refroidissement et une évacuation de la chaleur efficaces.

• Les opérations à faible vitesse et à forte charge telles que le taraudage ou le tournage intensif nécessitent des lubrifiants à base d'huile pour maintenir un film lubrifiant solide sous pression.

Type d'outil : Les outils en carbure et revêtus peuvent nécessiter des lubrifiants avec une compatibilité chimique spécifique pour éviter la dégradation du revêtement et assurer des performances optimales.

Considérations environnementales et sanitaires

• La préférence devrait être donnée aux formulations à faible brouillard pour améliorer la qualité de l'air.

• Les lubrifiants doivent être conformes aux réglementations britanniques et européennes en matière de sécurité et d'environnement pour garantir un fonctionnement sûr et responsable de l'atelier.

Quels types de lubrifiants de travail des métaux sont compatibles avec les produits de travail des métaux chez Sheartak ?

Basé sur les machines de travail des métaux de Sheartak, en particulier leurs scies à ruban, leurs équipements de perçage et de meulage, ... le choix des bons lubrifiants et fluides de coupe est vital pour prolonger la durée de vie des lames et obtenir une finition professionnelle.

Voici les lubrifiants de travail des métaux recommandés, classés par application :

1. Fluides de coupe hydrosolubles (émulsions)

C'est le choix « standard » pour les scies à ruban industrielles comme la BS-912B ou la BS-108G qui sont équipées de systèmes de refroidissement intégrés.

Qu'est-ce que c'est : Une huile concentrée mélangée à de l'eau (généralement un rapport de 1:10 à 1:20).

Pourquoi l'utiliser : Il offre une performance de refroidissement maximale, empêchant la lame de surchauffer pendant les coupes continues et intensives. Il aide également à éliminer les copeaux métalliques du trait de scie pour éviter les blocages.

Idéal pour : Production continue et coupe de métaux non ferreux comme l'aluminium ou le laiton.

2. Huiles de coupe pures

Contrairement aux émulsions, ces huiles sont utilisées pures, sans eau.

Qu'est-ce que c'est : Des huiles à haute viscosité contenant souvent des additifs soufrés ou chlorés pour les environnements à haute pression.

Pourquoi l'utiliser : Elles offrent une lubrification supérieure, réduisant considérablement la friction entre les dents de la scie et la pièce. C'est crucial lors de la coupe d'alliages durs ou d'acier inoxydable.

Idéal pour : Coupe à basse vitesse et couple élevé sur des matériaux résistants où la lubrification est plus critique que le refroidissement.

3. Lubrification minimale (MQL) / Sprays de brouillard

Pour les ateliers modernes utilisant des machines prenant en charge les systèmes de brouillard, la MQL est une alternative efficace et propre au refroidissement par inondation.

Qu'est-ce que c'est : Une très petite quantité d'huile végétale ou synthétique haute performance atomisée avec de l'air comprimé.

Pourquoi l'utiliser : Il maintient l'espace de travail propre et la pièce sèche, éliminant le désordre des déversements de liquide. Il est également respectueux de l'environnement et plus sûr pour la peau de l'opérateur.

Idéal pour : Couper l'aluminium ou utiliser des machines portables comme la BS-6 ou la BS-85 où vous voulez éviter une « zone d'éclaboussures ».

4. Bâtons de cire lubrifiants

Pour les débutants ou ceux qui utilisent des outils manuels et portables sans système de pompe intégré, les bâtons de cire sont l'option la plus pratique.

Qu'est-ce que c'est : Un lubrifiant solide à base de cire appliqué directement sur les dents de la lame lorsqu'elle est en mouvement ou à l'arrêt.

Pourquoi l'utiliser : Il empêche le « soudage de copeaux » (où des morceaux de métal chauds fondent et collent aux dents), particulièrement courant lors de la coupe de métaux tendres comme l'aluminium.

Idéal pour : Opérations manuelles, coupes courtes ou petites scies de loisir comme la BS-6.

5. Huiles d'entretien de machines (huiles de glissière et d'engrenage)

L'entretien de la machine elle-même est tout aussi important que la lubrification de la lame.

Huile de glissière : Appliquée sur les surfaces de glissement et les étaux de vos machines Sheartak pour assurer un mouvement doux et précis sans « stick-slip ».

Huile d'engrenage : Pour les modèles à engrenages comme la BS-75G, des changements d'huile d'engrenage périodiques sont essentiels pour protéger la transmission interne de l'usure sous haute pression.

Avantages de l'utilisation de lubrifiants de travail des métaux appropriés

L'utilisation du bon lubrifiant de travail des métaux offre des avantages opérationnels clairs et mesurables dans les processus d'usinage et de fabrication :

Réduction de la chaleur et de la friction : Une lubrification efficace minimise la génération de chaleur dans la zone de coupe, réduisant la friction entre l'outil et la pièce et diminuant le risque de dommages thermiques.

Amélioration de la finition de surface et de la précision : Une lubrification stable aide à prévenir la formation d'arêtes rapportées et le broutage de l'outil, ce qui se traduit par des finitions plus lisses et une précision dimensionnelle plus constante.

Prolongation de la durée de vie des outils et des machines : En réduisant l'usure des arêtes de coupe et des composants mobiles, le bon lubrifiant prolonge la durée de vie des outils et protège les composants de la machine contre les pannes prématurées.
Réduction des temps d'arrêt et des coûts de maintenance
Une meilleure lubrification réduit la casse des outils, les arrêts imprévus et la fréquence des interventions de maintenance.

Amélioration de la cohérence du processus : Un refroidissement et une lubrification constants conduisent à des performances d'usinage plus prévisibles, favorisant des résultats reproductibles et une productivité globale plus élevée.

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Considérations de santé, de sécurité et environnementales

Les huiles et lubrifiants de travail des métaux doivent être manipulés de manière responsable pour protéger les travailleurs et l'environnement.

Considérations clés :

• Éviter le contact prolongé avec la peau

• Contrôler le brouillard et l'exposition aéroportée

• Stocker les fluides correctement pour éviter la contamination

• Éliminer les lubrifiants usagés conformément aux réglementations environnementales britanniques

Un entretien approprié des fluides réduit également la croissance bactérienne et les problèmes d'odeur.

Erreurs courantes lors de l'utilisation d'huiles de travail des métaux

• Choisir le mauvais lubrifiant pour le processus d'usinage

• Surapplication entraînant des déchets et une contamination

• Sous-application entraînant l'usure de l'outil

• Négligence de la surveillance et du remplacement du fluide

Les lubrifiants et huiles de travail des métaux sont des composants essentiels des opérations d'usinage efficaces, sûres et de haute qualité. Le choix du bon lubrifiant de travail des métaux en fonction du matériau, du processus et des conditions de fonctionnement peut améliorer considérablement la durée de vie des outils, la finition de surface et la productivité globale. Pour de meilleurs résultats, consultez toujours les spécifications techniques et demandez l'avis d'un professionnel pour vous assurer que le lubrifiant correspond à votre application spécifique de travail des métaux.