Les familles de matériaux industriels en mécanique
Le choix des matériaux industriels determine les propriétés mécaniques, l'usinabilite et le coût des pièces produites en atelier. Les aciers constituent la famille la plus large : l'acier de construction S235JR est le matériau de base des structures chaudronnées non sollicitées ; l'acier de decolletage 11SMnPb30 offre une excellente usinabilite a grande vitesse sur tour automatique ; les aciers de trempe et revenu 42CrMo4 et 34CrNiMo6 atteignent des resistances a la traction de 900 a 1 200 MPa après traitement thermique pour les arbres, les engrenages et les composants soumis a des contraintes dynamiques. Les aciers inoxydables austeniti-ques 304L et 316L sont resistants a la corrosion dans les milieux chimiques et alimentaires, mais leur tendance a l'ecrouissage exige des vitesses de coupe modérées (120 a 180 m/min) et un arrosage généreux.
L'aluminium 7075-T6 et le titane Ti-6Al-4V sont les deux alliages légers de référence en mécanique de haute performance. L'aluminium 7075-T6 combine une résistance spécifique de 510 MPa pour 2,81 g/cm3 avec une excellente usinabilite a grande vitesse (600 a 1 000 m/min) : il domine les pièces structurales d'aeronautique, les moules de plasturgie et les composants de machines de course. Le titane Ti-6Al-4V (Grade 5) offre une résistance de 1 000 MPa pour 4,43 g/cm3 avec une tenue en température jusqu'a 300 degrés C, mais son usinage est difficile : vitesse de coupe limitée a 50 a 80 m/min, tendance a l'adhesion sur les aretes de coupe et a l'échauffement localise. Des outils en carbure revetu TiAlN et un refroidissement par air froid ou par cryogenie (azote liquide) ameliorent la productivité sur les matériaux industriels difficiles.
Les polymères techniques completent la gamme des matériaux industriels pour les applications spécifiques :
- PEEK (polyether-ether-cetone) : tenue a 250 degrés C, frottement très faible, pour les bagues de guidage et les joints tournants
- PA66-GF30 (polyamide 30 % fibres de verre) : rigidité et résistance comparables a un acier léger, masse deux fois moindre
- PTFE charge bronze : autolubrifiant pour les glissières et les paliers sans graisse
- POM (polyacetal) : excellent glissement, faible absorption d'eau, pour les engrenages silencieux et les cames
