Caractéristiques du granit artificiel
▲ Composition et préparation des matériaux
Le granit artificiel, également appelé « béton à base de résine » ou « matériau composite à base de résine », est principalement composé de granit naturel utilisé comme granulat, associé à de la résine époxy servant de liant, et complété par des charges et des diluants appropriés. Au cours du durcissement, ces matières premières se polymérisent pour former un nouveau type de matériau. Ce matériau est actuellement très apprécié dans l'industrie internationale des machines, car ses performances sont comparables à celles de la fonte traditionnelle. Il est donc souvent utilisé pour remplacer la fonte traditionnelle dans la fabrication de composants clés tels que les bancs, les socles, les poutres et les colonnes de machines-outils.
Le granit artificiel, également appelé « béton de résine » ou « moulage minéral », est un matériau composite innovant. Ses principaux composants sont une résine époxy modifiée et un agent de durcissement, qui servent de liants, tandis que des particules de granit et de sable de quartz font office de granulats. C'est grâce à un calibrage scientifique, à l'ajout de divers additifs et à un procédé de fabrication sophistiqué que ce matériau hautement performant est finalement obtenu.
▲ Propriétés physiques et avantages
Par rapport à l'acier, le granit artificiel présente des propriétés d'amortissement des vibrations supérieures, avec un effet d'amortissement six fois supérieur à celui des métaux. Il possède également une excellente résistance à la corrosion, un faible coefficient de dilatation thermique (seulement un vingtième de celui des métaux) et une bonne isolation électrique. Au niveau de son processus de fabrication, le granit artificiel offre une grande souplesse de conception et de fabrication, des cycles de traitement courts, une grande précision de démoulage et un faible empreinte carbone respectueuse de l'environnement, ce qui lui permet de s'intégrer parfaitement à n'importe quel matériau.
Des essais de capacité d'amortissement des vibrations ont été réalisés sur des échantillons de matériaux moulés de 1,5 pouce × 1,5 pouce × 9 pouces à une température de 70 degrés Fahrenheit. Les résultats ont montré que le béton à base de résine présentait un effet d'amortissement significatif, sa capacité d'amortissement des vibrations étant 45 fois supérieure à celle de l'alumine, 10 fois supérieure à celle de la fonte et de l'acier, et 4 fois supérieure à celle du granit.
▲ Cas d'utilisation et historique
Remplaçant la fonte, le béton à base de résine est utilisé pour le banc, la base, la poutre, la colonne, etc. des machines-outils. Il offre une excellente absorption des chocs, atteignant un niveau 10 fois supérieur à celui de la fonte. Parallèlement, ses caractéristiques de haute précision permettent d’obtenir une rectitude, une planéité et un parallélisme compris entre 3 et 5 µm/m. Grâce à l’utilisation d’un procédé de coulée à température ambiante, aucun traitement de trempe ni de détente n’est nécessaire, ce qui garantit une excellente stabilité et une résistance à la déformation. De plus, le béton résine présente l’avantage d’être économe en énergie et respectueux de l’environnement : le processus de production ne génère pratiquement aucune pollution et les matériaux sont recyclables. Cette avancée scientifique pourrait non seulement réduire de 80% l’utilisation de matériaux métalliques dans les machines-outils, mais aussi entraîner des changements dans l’industrie des machines-outils, contribuant ainsi à réduire les problèmes environnementaux liés à la fusion des métaux. Dès 1917, Schleicher, en Allemagne, avait proposé l’idée de fabriquer le banc d’un tour en béton armé. Par la suite, dans les années 1940, la société allemande Beringer a commencé à produire en série des bancs en béton afin d’économiser de l’acier. Sa boîte de broche en fonte, sa poupée mobile et d’autres composants sont fixés à la base en béton à l’aide de boulons.
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Les avantages du moulage minéral dans les applications
▲ Excellentes capacités de moulage et d'intégration
La fonte minérale, un matériau d'avenir et respectueux de l'environnement, a démontré des avantages significatifs dans le domaine des pièces structurelles de machines. Parmi ses principales caractéristiques, on peut citer : la capacité à couler des formes complexes que la fonte traditionnelle ne peut pas réaliser dans les mêmes conditions de température, grâce à son processus de fabrication unique et aux propriétés du matériau. Grâce à une technologie de liaison spéciale, il est possible de créer des conceptions de formes encore plus complexes et variées. De plus, sa grande capacité d’intégration permet d’intégrer directement dans la pièce moulée en fonte minérale des conduites d’alimentation en fluide de coupe, des moules, des rails de guidage, des câbles, des conduites d’huile, des conduites d’air et des pièces de raccordement. Par exemple, lors de la fabrication de socles de machines-outils, la plaque de montage du rail de guidage peut être formée d’un seul tenant avec la pièce moulée en fonte minérale, ce qui élimine les étapes d’assemblage fastidieuses. Par la suite, l’usinage de la plaque de rail de guidage permet d’obtenir la précision requise pour la surface de montage. Dans certains procédés de moulage minéral de haute précision, certaines surfaces de la pièce moulée peuvent même servir directement de surface de montage pour le rail de guidage, ce qui simplifie encore davantage le processus de production.
▲ Performances de haute précision
Le coefficient de contraction thermique des pièces moulées minérales est extrêmement faible, et aucun phénomène de contraction locale n'est observé, ce qui leur confère une précision bien supérieure à celle de la fonte traditionnelle. Dans de nombreuses applications, les pièces moulées minérales peuvent souvent être réalisées en une seule opération, sans usinage supplémentaire. Même lorsqu'une précision plus élevée est requise, il est facile d'atteindre les normes exigées grâce à de simples opérations de fraisage et de rectification, ce qui améliore la précision globale des pièces usinées.
▲ Excellente absorption des chocs et stabilité thermique : les pièces moulées en composite minéral offrent des performances exceptionnelles en matière d'absorption des chocs, avec une capacité d'absorption plus de 10 fois supérieure à celle de la fonte traditionnelle. En cas de fortes vibrations, la fonte minérale est capable de les absorber efficacement, garantissant ainsi la haute précision de la machine. Par exemple, dans la fabrication de machines-outils, les pièces moulées en fonte minérale sont utilisées comme bancs de machine ; elles permettent de réduire efficacement les vibrations du moteur ainsi que l’impact du chariot sur le banc de machine pendant le transport, garantissant ainsi la précision de la machine-outil. Les pièces moulées en fonte minérale présentent une excellente stabilité face aux variations de température. Leur conductivité thermique est bien inférieure à celle des métaux, ce qui permet de limiter efficacement, dans une plage très réduite, les erreurs dimensionnelles géométriques de la machine-outil dues à l’absorption de chaleur, garantissant ainsi la haute précision de la machine-outil.
▲ Résistance à la corrosion
Les pièces moulées minérales présentent une excellente résistance à la corrosion causée par les fluides de coupe, les liquides de refroidissement et autres liquides. De ce fait, il est possible de concevoir, dans le banc de la machine-outil, une cavité dans une pièce moulée minérale destinée à contenir directement ces liquides, ce qui simplifie les étapes d'assemblage de la cavité et améliore considérablement l'efficacité de la production ainsi que les avantages économiques.
