Matériaux sans plomb : quelles solutions d’usinabilité ?

Stéphane Maniglier, ingénieur études et prestations du Cetim, est intervenu sur ce sujet lors des journées Intercut 2020 organisées au sein d’ID Center en janvier dernier.  

Face à l’évolution des réglementations européennes entraînant la diminution de l’utilisation du plomb dans les alliages métalliques à usinabilité améliorée, le Cetim, à la demande des industriels de la commission professionnelle Usinage Série, s’est penché sur les solutions d’usinabilité des matériaux sans plomb. Explications de Stéphane Maniglier, ingénieur études et prestations du Cetim.

« Aujourd’hui, le plomb joue encore un rôle important dans les matériaux utilisés par les décolleteurs de la vallée pour l’usinage de pièces métalliques », souligne Stéphane Maniglier. Le plomb a de multiples avantages : grâce à son bas point de fusion (327°C), il créé un microfilm lubrifiant dans la zone de coupe et protège l’arrête des outils. Il permet ainsi une réduction de la force de coupe et de l’usure de l’outil.

« Mais les différentes réglementations européennes prévoient de limiter très prochainement l’usage de ce matériau », souligne Stéphane Maniglier. Ainsi le règlement REACH, adopté pour mieux protéger la santé humaine et l’environnement contre les risques liés aux substances chimiques, prévoit d’intégrer le plomb dans la liste des substances candidates à autorisation. De même, la directive européenne ROHS visant à contrôler la présence de substances dangereuses dans les équipements électriques, prévoit en mai 2021 la fin des exemptions concernant l’utilisation du plomb dans les alliages métalliques.

Modification de la structure des alliages et intégration d’adjuvants

Conséquence de ces mesures : l’usinabilité des laitons comme des aciers est très fortement dégradée (45% seulement d’usinabilité avec une teneur en plomb de 800 ppm pour les laitons). Pour y remédier, le Cetim a listé les solutions proposées par les fournisseurs de matières comme la modification de la microstructure des alliages de laiton, de la composition chimique, ainsi que par intégration d’adjuvants. Résultat : chaque solution présente des avantages et des inconvénients et doit être mise en œuvre au cas par cas, souligne Stéphane Maniglier.

Il se pose également la question du coût supplémentaire car selon une étude suédoise l’usinabilité de tels métaux augmenterait le coût de production de 30% ! D’où l’intérêt de lancer un projet collaboratif permettant d’améliorer l’usinabilité des matières sans plomb. Partie prenante de ce projet, le Cetim a mis en place un plan d’action concernant les outils coupants et les fluides de coupe ainsi que des systèmes d’assistance pour les opérations vibratoires ou encore le procédé de cryogénie.

Dans l’immédiat, un dossier demandant la prolongation de l’exemption a été déposé. « Le sujet est important pour l’usinage de pièces en série », souligne Stéphane Maniglier. D’où la nécessité de trouver le plus rapidement possible des solutions économiquement viables. D’autant qu’il n’existe pas de solution universelle applicable aux différentes familles de matériaux.

Isabelle Verdier

(Crédit Photo I.V.)