Usinage de PLEXIGLAS®

Directives de mise en œuvre

Sommaire Page

1 Généralités 3

1.1 Formes de livraison 3

1.2 Variations dimensionnelles et contraintes internes 3

1.3 Film de protection 4

1.4 Repérage et marquage 4

1.5 Protection supplémentaire des surfaces 4

1.6 Machines d‘usinage 5

1.7 Outillage 5

2 Découpage 5

2.1 Scies circulaires 5

2.2 Scies à ruban 7

2.3 Scies à découper 8

2.4 Scies sauteuses 8

2.5 Scies à main 8

2.6 Estampage et découpage 8

2.7 Rainurage 8

2.8 Découpage au laser 9

2.9 Découpage au jet d‘eau 10

3 Perçage 10

3.1 Forets hélicoïdaux 10

3.2 Forets spéciaux et forets aléseurs 11

3.3 Découpes intérieures 12

3.4 Filetage 13

4 Fraisage 13

4.1 Fraisage à copier 15

4.2 Gravure 15

5 Tournage 16

6 Limage, rabotage et raclage 18

7 Ponçage et polissage 19

7.1 Ponçage 19

7.2 Polissage 19

8 Recuit 22

9 Nettoyage et entretien 23

Remarques :Pour les transformateurs de PLEXIGLAS®, des directives de mise en oeuvre complé-mentaires, ayant pour thème:

Formage de PLEXIGLAS• ® (No. de réf. 311-2)Assemblage de PLEXIGLAS• ® (No. de réf. 311-3)Traitement des surfaces en PLEXIGLAS• ® (No. de réf. 311-4)

sont également disponibles.

Les bricoleurs trouveront des conseils judi-cieux sur PLEXIGLAS® dans la brochure

Conseils pour l‘usinage de PLEXIGLAS• ® (No. de réf. 311-5).

Les propriétés et l‘usinage de certains de nos produits et leurs applications, comme par ex.:

Plaques alvéolaires et plaques à profil • sinusoïdal,Vitrages en plaques massives,• Murs antibruit,• Enseignes lumineuses, entre autres•

font l‘objet de brochures spéciales, dispo-nibles chez les distributeurs PLEXIGLAS®.

Lors de l‘utilisation de nos produits, il convient en outre de respecter ;

les normes de construction et lois sur • les émissions régionales en vigueurles normes applicables,• les garanties• les directives des syndicats profession-• nels etc.

Sommaire

2

1 Généralités

Figure 1: Coup d’oeil dans la gamme de livraison

1.2 Variations dimensionnelles et contraintes internes

L’usinage par enlèvement de copeaux a des conséquences sur le comportement général du matériau. Les surfaces usi-nées peuvent présenter des contraintes internes pouvant avoir des effets négatifs dans la suite du travail, par exemple lors du collage. Tout comme les contraintes internes des pièces formées, ces contrain-tes peuvent être supprimées par un recuit préalable (voir chapitre 8: Recuit).

Lors du formage à chaud des pièces, il se produit en général un «retrait de réchauf-fement». Ce retrait peut varier dans la longueur et la largeur du flan et dépend du type de produit. Il faut donc rajouter ce retrait aux dimensions des flans. Les valeurs maximales de retrait à prendre en

1 Généralités

PLEXIGLAS®, verre acrylique (polymé-thacrylate de méthyle, PMMA) que nous avons fabriqué pour la première fois au niveau mondial, est très apprécié en tant que matériau polyvalent complexe, en rai-son de son excellente aptitude à l’usinage par enlèvement de copeaux. PLEXIGLAS® GS est fabriqué par coulage, tandis que PLEXIGLAS® XT est extrudé.

La méthode d’usinage par enlèvement de copeaux est pratiquement identique pour les deux matériaux. Ceci est aussi valable pour les produits PLEXIGLAS® destinés à des applications particulières, par exemple SOUNDSTOP (murs antibruit transpa-rents), ou les produits à surfaces spéciales. Ces produits peuvent être des qualités spéciales de PLEXIGLAS®, traité contre les rayures, structurés, miroirs ou avec propriétés spéciales comme HEATSTOP (réfléchissant la chaleur solaire), SATINICE (matages spéciaux) ou NO DROP (dispersant l’eau).Lorsqu’il existe des différences à respecter dans l’usinage, elles seront indiquées dans le chapitre concerné.

L’objectif de cette brochure est de vous aider à obtenir un résultat optimal. Si vous avez des questions lors de la lec-ture ou dans le travail, adressez-vous à votre fournisseur PLEXIGLAS® ou à notre «Service technique». Nous vous remercions d’avance des suggestions que peut nous soumettre le point de vue du professionnel.

1.1 Formes de livraison

PLEXIGLAS® GS est distribué sous forme de plaques massives, de blocs, de bâtons et de tubes, à surfaces lisses ou mates et satinées (PLEXIGLAS SATINICE®).

PLEXIGLAS® XT existe en verreacrylique traditionnel et en qualitémodifiée choc (PLEXIGLAS RESIST®), sous forme de plaques massives, plaques à profil sinusoïdal, plaques alvéolaires, miroirs, tubes et bâtons lisses, structurés, mats ou satinés (PLEXIGLAS SATINICE®), ainsi que de films (EUROPLEX®).

En général, les types de PLEXIGLAS® de couleur sont teintés régulièrement dans la masse.

Qu’il s’agisse de formats standard ou de plaques découpées: tous nos conditionne-ments sur palette portent des indications relatives au stockage et au transport à l’intérieur de l’entreprise. Par principe, il est préférable de stocker PLEXIGLAS® dans un atelier. Toutes nos plaques sont protégées par un film de polyéthylène, qui ne pose aucun problème d’élimination. En cas de stockage à l’extérieur, il faut prévoir un recouvrement supplémentaire soigneux.

Votre fournisseur PLEXIGLAS® vous adressera volontiers la dernière édition de «The Fascinating World of PLEXIGLAS® (No. de réf. 111-26)», qui vous fournira tous les détails sur les types, dimensions, épaisseurs et traitements de surfaces.

3

1 Généralités

compte peuvent être consultées dans le programme de livraison en vigueur et dansla brochure Directives de mise en oeuvre: «Formage de PLEXIGLAS®».

Lorsque vous usinez une seule face d’une plaque, la pièce peut se fausser légèrement. Cette déformation peut être corrigée par un recuit ultérieur (voir chapitre 8: Recuit). Dans le cas de pièces techniques complexes par exemple, la déformation peut être totalement évitée en appliquant, avant l’usinage, un traitement thermique supérieur à la température de ramollissement (voir chapitre 8: Recuit).

Tout comme la plupart des matières plastiques, le verre acrylique possède aussi un coefficient de dilatation linéaire élevé sous l’effet de la chaleur. Pour PLEXIGLAS® GS et XT, ce coefficient s’élève à 0,07 mm/mK. L’humidité peut également affecter la stabilité dimension-nelle, mais dans une moindre mesure que la température. Exemple: Une pièce d’appareil en PLEXIGLAS® GS d’une longueur de 1000 mm subit entre 10 ° et 30 °C un allongement de 1,4 mm (= 20 K · [0,07 mm/m · K] · 1 m).

Conclusion: Les contrôles dimensionnelssur des pièces similaires doivent tou-jours être effectués dans des conditions identiques de température ambiante et de température de matériau !

1.3 Film de protectionEn fonction du type de matériau et de l’épaisseur, des films de polyéthylène adhésifs, auto-adhésifs ou autocollants sont appliqués sur nos plaques pour les protéger. Normalement, cette protection de surface devrait rester sur la plaque jusqu’à installation définitive de la pièce finie. S’il est nécessaire de retirer le film, par exemple, avant un formage à chaud ou un collage, fixer la plaque sur un bord et tirer le film par à-coups.

Si les plaques sont exposées aux intempé-ries, tous les films, indépendamment de leur adhérence, doivent être retirés dans un délai de quatre semaines, car il existe après ce delai un risque que les films de polyéthylène se fragilisent ou que leur adhérence s’intensifie. Dans les deux cas, il n’est plus possible d’enlever correcte-ment le film, et un endommagement des plaques n’est pas exclu.

d’usinage suivantes. Si tel n’est pas le cas, les plaques de toute matière, même en PLEXIGLAS RESIST® extrêmement résis-tant, peuvent se déchirer ou se briser sous la charge à cause de l’effet d’entaille.

1.5 Protection supplé-mentaire des surfaces

Lorsque des plaques, des pièces semi-finies ou finies, de même que des éléments déjà montés en PLEXIGLAS® doivent être protégés contre l’encrasse-ment ou les agressions chimiques, etc. avant un usinage supplémentaire, pour le stockage ou encore en cas de travaux de réfection, les mesures à prendre sont les suivantes:

Revêtements appliqués sous forme • liquide, qui pourront être ensuite retirés comme un film (par ex. solutions aqueuses à 30 % d’alcool polyvinylique PVAL) ou film de protection

1.4 Repérage et marquage

Pour assurer leur protection pendant le transport et le stockage, les plaques de PLEXIGLAS® sont revêtues d’un film de polyéthylène non polluant. Cette protec-tion de surface ne doit en aucun cas être retirée pendant les opérations d’usinage. Il est conseillé de ne retirer le film que juste avant l’installation définitive de la pièce finie.

Le marquage et le repérage, par exemple de trous à percer, de bords ou de contours à découper, s’effectuent donc sur le film. Si le film a été retiré, utilisez des feutres spéciaux (par exemple, All-Stabilo ou crayon gras) pour écrire directement sur la plaque.

Les pointes à tracer ou pointeaux ne doivent être utilisés que s’il est certain que les points d’entaille provoqués par ces outils seront éliminés dans les opérations

Figure 2: Repérage4

2 Découpage

PLEXIGLAS®, peuvent réduire fortement la durée de vie des outils.

Les outils émoussés «beurrent» les bords de coupe, provoquent des ébréchures, des contraintes dans le matériau, etc. Les arê-tes de coupe doivent toujours être affûtées et il convient de bien veiller à l’angle de dépouille et à l’angle de coupe orthogonal. Les outils ayant déjà servi pour travailler du bois ou des métaux ne devraient donc pas être utilisés sur des plastiques.

L’usinage de PLEXIGLAS® doit exclusi-vement s’effectuer à l’aide d’outils bien affûtés et en assurant un refroidissement suffisant.

Des lubrifiants de refroidissement exempts d’huile peuvent être utilisés pour PLEXIGLAS®. Ceux-ci sont cependant recommandés en une concentration d’environ 4 % dans l’eau.

2 Découpage

PLEXIGLAS® est généralement découpé à l’aide de scies circulaires ou de scies à ruban. Il est également possible d’utiliser des scies à archet et des scies à main. L’emploi de disques à tronçonner donne des résultats peu satisfaisants. Les matériaux résilients, tel que PLEXIGLAS RESIST®, peuvent également

être découpés à la cisaille guillotine ou estampés, suivant leur épaisseur.

2.1 Scies circulaires

Alors que le transformateur de matières plastiques travaille généralement avec des scies circulaires sur table, les distribu-teurs utilisent essentiellement des scies à panneaux verticales. Pour la découpe de lots plus importants, des installations commandées par ordinateur permettent de traiter plusieurs paquets à la fois. Une avance automatique améliore nettement la qualité de la coupe, et présente en outre des avantages de sollicitation régulière de l’outillage, de réduction du temps de travail et d’allongement de la durée de vie des outils.

Pour la découpe de PLEXIGLAS®, la lame de la scie circulaire à main ou sur table, doit tout juste dépasser la plaque.

Autres conseils: Toujours travailler avec une butée.• Entamer la découpe avec précaution • lorsque la lame est en rotation. Bien veiller à un guidage exacte de • la lame.Eviter les coupes en biais.• Fixer la plaque pour éviter qu’elle • ne batte.Scier avec une avance moyenne.•

Rubans crêpe adhésifs compatibles • avec le matériau,Films adhésifs en polyéthylène ou • Sachets de polyéthylène qui seront • ensuite fermés ou soudés.

1.6 Machines d’usinage

Les appareils couramment employés pour le travail du bois et des métaux se prêtent très bien à l’usinage de PLEXIGLAS®. Les machines fonctionnant rapidement et sans vibrations assurent des surfaces de coupe propres. Il convient surtout que les ponceuses et les scies circulaires soient équipées de dispositifs d’aspiration, afin d’évacuer immédiatement les copeaux produits.

Pour l’usinage, l’outillage portatif très rapide à moteur pneumatique est de plus en plus souvent utilisé.

1.7 Outillages

PLEXIGLAS® est usiné à l’aide d’outils en acier ultra rapide (HSS), en métal dur ou en diamant. L’expérience montre que les outils en métal dur sont ceux qui ont une plus longue durée de vie. Il faut savoir que les pigments colorés, utilisés pour certaines colorations opaques dans

Figure 3: Vitesses de coupe, diamètres et vitesses de rotation recommandés pour le sciage du PLEXIGLAS® à la scie circulaire

Dia

mèt

re d

Vitesse de rotation n de l’axe d’entrainement

1000 2000 4000 8000 10000 20000 min–1

4200

320

vmax

= 4500 m/min

vmin

= 3000 m/min

v

= 4230 m/mindiamètres courants

500 mm

400

300

200

150

10090807060

50

5

2 Découpage

élevé que possible, parce qu‘elles assurent une durée de vie plus longue que celles en HSS. Les lames émoussées ou mal affûtées pro-voquent des écailles sur la face inférieure de la pièce. Les dents des lames de sciepeuvent être affûtées droites ou enbiais, alternativement (voir figure 4).

Les lames de scie à denture droite rappor-tée au carbure scient un peu moins agressi-vement, lorsque les deux extrémités de chaque dent ou d‘une dent sur deux sont légèrement affûtées (=«denture plate/trapézoïdale»).

L‘avance de la scie doit être réglée de manière à ce que les arêtes du bord de coupe ne s‘ébrèchent pas. Une avance trop faible peut provoquer des frottements et ainsi un échauffement inutile des bords de coupe.

Les lames de scie circulaire avec une forme spéciale de dents («Bombastic», «Space-cut») donnent des bords de coupe lisses et sans stries dans PLEXIGLAS®, lorsqu‘elles sont employées avec une scie techni-quement plus évoluée, et qui fonctionne

notamment selon une régulation de fréquence et avec un dispositif d‘avance.

Pour la découpe du PLEXIGLAS® XTen général, ainsi que de PLEXIGLAS® GS en plaques épaisses et en blocs, la scie circulaire doit être équipée d‘un dispositif d‘aspersion, qui s‘installe également à pos-teriori. Selon le principe de la pompe à jet d‘eau, l‘air comprimé pulvérise le liquide de refroidissement ou de lubrification et envoie ainsi un fin brouillard sur la lame de scie en rotation. La figure 5 montre un dispositif de ce genre.Dans la pratique cependant, ce dispositif de refroidissement est malheureusement rarement employé, par exemple, parce qu‘il n‘y a pas de place pour le montage en dessous de la table de scie, ou parce que l‘association professionnelle d‘assurance accident insiste sur la conservation du coin à refendre, en particulier lorsque la scie est également utilisée pour d‘autres matériaux. Des difficultés peuvent parfois apparaître à cause de l‘influence de l‘émulsion. Un nettoyage supplémentaire sera alors néces-saire lors d‘impressions ou de collages ultérieurs.

Sur base de nombreux tests, nous avons pu déterminer une lame de scie standard qui, avec une denture d‘environ 13 mm, représente un optimum pour PLEXIGLAS® XT et appartient au groupe de types recommandés ci-dessus.Cette lame standard permet de découper des plaques épaisses et des lots de plaques sans refroidissement supplémentaire. Toutes les épaisseurs de PLEXIGLAS® XT, y compris 25 mm ainsi que des paquets de plaques plus épais peuvent être sciés sans difficulté. En outre, le résultat de coupe est quasi indépendant de la vitesse d‘avance. L‘état de tension sur les bords de coupe est faible, de telle sorte que le danger de fissuration sous contrainte est réduite au minimum: un avantage que l‘usineur peut utiliser pour des collages ultérieurs par exemple.Cette lame de scie peut servir non seule-ment au sciage de PLEXIGLAS® XT, mais aussi de PLEXIGLAS® GS dans toutes les épaisseurs. Ses avantages sont évidents pour des épaisseurs de matériau supérieu-res à 3 mm. Elle devrait particulièrement être utilisée, lorsqu‘aucun refroidissement par dispersion n‘est possible. En général cependant, le refroidissement par lubri-fiant devrait être privilégié, tant que son utilisation est possible.

A partir de 3 mm d’épaisseur, PLEXIGLAS® doit être refroidi avec de l’eau, une émulsion de coupe ou de l’air comprimé.

La figure 3 montre le rapport qu’il existe entre la vitesse de coupe, le diamètre et la vitesse de rotation. En conséquence, une vitesse de rotation par exemple de 4200 tr/min est optimale pour une lame de 320 mm de diamètre. Dans ce cas, la vitesse de coupe est de 4230 m/min.

Paramètres pour les scies circulaires (lames à denture rapportée au carbure):Angle de dépouille α 10 à 15 °Angle de coupe γ 0 à 5 °Vitesse de coupe v

c jusqu‘à

4500 m/minPas de denture de 9 à 15 mm

Pour la découpe de PLEXIGLAS® n‘utiliser que des lames de scie non avoyées. C‘est la seule condition pour obtenir un bord de coupe propre et lisse.

Nous conseillons d‘utiliser autant que pos-sible des lames de scie à denture rapportée au carbure avec un nombre de dents aussi

Figure 4b: Lame de scie circulaire optimisée; forme de denture: plate/trapézoïdale, diamètre: 300 mm, nombre de dents: 72, pas de denture: ~ 13 mm

Dimensions en mm

3.21/5

10°

15° 45°

0.4

Figure 4a : Lames de scie circulaire

Plaquette au carbure(pour env. 50 m/s)

Angle de dépouilleα = 10 à 156 °

Angle de coupe γ = 0 à + 5 °

Denturenon avoyée

γ

α

6

2 Découpage

2.2 Scies à ruban

Pour le découpage en courbe et le détou-rage de pièces formées en PLEXIGLAS®, on utilise fréquemment les scies à ruban très employées dans le travail du bois et des métaux. En principe, leurs lames sont légèrement avoyées. Il en résulte, pour tous les matériaux, des bords de coupe un peu plus rugueux, que ce que l’on connaît avec la scie circulaire. Il faut donc en général retravailler le bord. La largeur de la lame, qui peut varier entre 3 et 13 mm, est définie en fonction de la coupe souhaitée et du type de machine utilisé. Le nombre de dents doit être compris entre 3 et 8 cm de lame. La vitesse de la lame (= vitesse de coupe) peut varier entre 1000 et 3000 m/min (voir figure 6).La règle de base est que plus la vitesse de coupe est faible, plus le nombre de dents doit être élevé.

Il convient de veiller à ce que les plaques ne puissent ni battre ni vibrer pendant la coupe.

Dans le cas de scies à lame horizontale, utilisées pour le tronçonnage des pièces formées, les lames de plus de 13 mm don-nent un meilleur guidage. Vérifiez toujours que la pièce formée soit correctement fixée sur un support adéquat afin d’éviter qu’elle ne soit soudainement entraînée par la lame.

Figure 5: Projection d‘un brouillard sur une scie circulaire

Figure 7: Découpage à la scie à ruban

Coupe horizontale simple

Coupe de collier

Coupe de rebord

Figure 8: Découpes possibles avec la scie à ruban horizontale

Dia

mèt

re d

(rou

e d’

entr

aine

men

t du

ruba

n)

Vitesse de rotation n de l’axe d’entrainement

vmax

= 300 m/minv = 1675 m/min

vmin

= 1000 m/min

Figure 6: Vitesses de coupe, diamètres et vitesses de rotation recommandés pour le écoupage de PLEXIGLAS® à la scie à ruban.

7

500mm380

300

200

100

50

40400 800 1000 1400 2000 4000 8000 10000 min–1

2.5 Scies à main

Pour le bricolage, mais aussi pour l’artisa-nat d’art, il est possible de travailler PLEXIGLAS® à l’aide de scies à main à denture fine, par exemple des scies égoïnes, des scies à archet et des scies à contourner. Un travail soigneux donne de bons résultats.

2.6 Estampage et découpage

Avant l’estampage et le découpage, PLEXIGLAS® XT doit être porté à la température de 100 à 140 °C, PLEXIGLAS® GS jusqu’à 150 °C. Il est conseillé de chauffer le couteau d’estam-page ou de découpage à une température de 120 à 130 °C. L’épaisseur de la plaque ne doit pas dépasser 4 mm. Dans le cas d’une installation à cisailles, on obtient des bords de coupe presque perpendiculaires en donnant à l’outil de coupe un angle de calage de 20 °.

2.3 Scies à découper

Pour les découpes intérieures où la direction de travail change fréquemment, ainsi que pour le travail sur des plaques fines, il est possible d’utiliser des scies à chantourner ou à découper avec lames de scie en couteau ou lame de scie spiralée. Les copeaux produits doivent être éliminés pendant le travail par un jet d’air comprimé ou être aspirés. Une faible avance et une vitesse de coupe inférieure à 1500 m/min évitent un échauffement trop important du matériau. Il est intéressant de tra-vailler avec des machines qui, lors de leur mouvement de descente ou de montée, effectuent simultanément un mouvement horizontal vers l’avant.

2.4 Scies sauteuses

Pour les opérations de finition, d’ajustage ou de découpage de passages, les scies sauteuses sont irremplaçables. Les bords de coupe sont toutefois assez grossiers et doivent éventuellement être repris. La lame de la scie sauteuse doit être à denture fine et légèrement avoyée. L’emballage des lames doit mentionner si celles-ci conviennent pour le travail des plastiques durs.

Conseils pour travailler avec la scie sauteuse:

Sélectionner un mouvement pendulaire • nul pour des plaques de 4 mm maxi-mum d’épaisseur. Ensuite, choisir une avance moyenne en position 1 ou 2 Choisir une vitesse de coupe élevée• Mettre la scie en marche avant d’atta-• quer la pièce à usiner Placer fermement le sabot de la scie sur • le film de protection Refroidir à l’eau ou à la pression d’air • PLEXIGLAS®, et surtout PLEXIGLAS® XT à partir d’une épaisseur de 3 mm.

Pour les découpes intérieures, percer préalablement des trous aux angles des polygones afin d’éviter les effets d’entaille et donc le risque de rupture de la pièce.

Pour l’estampage et le découpage de matériaux chauffés, tenir compte du retrait et de la dilatation des matériaux.

2.7 Rainurage

Jusqu’à une épaisseur de 3 mm, les pla-ques de PLEXIGLAS® peuvent être rainées à l’aide d’un couteau à rainer, le long d’une règle ou d’un gabarit ne présentant pas de courbures trop marquées pour être ensuite brisées. Cette méthode est souvent pratiquée par les bricoleurs amateurs, mais aussi sur les chantiers, lorsqu’on ne dispose pas d’autres outils sur place. On obtient ainsi, contrairement au sciage et au fraisage, des bords de coupe sans contrainte, qui ne doivent pas être recuits. Les arêtes des bords de coupe doivent être ébavurées à l’aide d’un racloir. Les matériaux résilients comme PLEXIGLAS RESIST® ne conviennent pas pour le rainurage.

Figure 9: Scie à découper pour réaliser une inscription PLEXIGLAS®

Figure 10: Scie sauteuse avec trou percé à l’angle

2 Découpage

8

2.8 Découpage au laser

Les plaques PLEXIGLAS® se découpentgénéralement bien au laser CO

2. Le bord

de coupe brillant que l’on peut obtenir sur les verres acryliques peut être différent selon le type, l’épaisseur et le coloris. Il est conseillé de réaliser des essais prélimi-naires et d’adapter le réglage du laser en fonction du cas particulier.

La puissance du laser doit être comprise entre 250 et 1000 W. Sur la plupart des installations, d’autres matériaux en plus de PLEXIGLAS® sont également décou-pés au laser. La puissance du laser pour chaque cas particulier est donc difficile-ment recommandable, car elle dépend de plusieurs facteurs, comme par exemple la pureté et la teneur en eau du gaz laser, le taux du gaz, et l’état du faisceau laser entre autres.

Nous avons nous-mêmes exécuté des essais sur différentes épaisseurs de plaque avec un degré de brillance du bord de coupe différent, pour des puissances laser comprises entre 300 et 700 W.

Pour obtenir la brillance des bords de coupe souhaitée, il faut déterminer l’avance sur l’épaisseur des plaques par rapport à la puissance laser: pour des plaques minces une avance rapide, et pour des plaques épaisses une avance plus lente. Si l’avance est faible, les bords seront mats, si par contre elle est trop rapide, des rainures se forment. La formation de rainu-res peut cependant aussi provenir d’une conduite insuffisamment précise du laser.

Figure 11: Rainurage et rupture

2 Découpage

9

3.1 Forets hélicoïdaux

Pour que les forets hélicoïdaux puissent être utilisés pour PLEXIGLAS®, l’angle de pointe doit être réduit de sa valeur cou-rante de 120 ° à une valeur de 60 ° à 90 °. L’angle de coupe g doit être ramené à une valeur comprise entre 4 ° et 0 °. Ce n’est qu’alors que le foret peut travailler correctement: il rase au lieu de couper, ce qui évite les ébréchures du trou au débouché de la plaque (voir figure 12). L’angle de dépouille doit être d’au moins 3 °. Pour des diamètres de perçage plus importants, à partir d’environ 8 mm, il est préférable d’aviver la lèvre transversale afin de réduire la pr ession d’appui au début du perçage. Pour éviter tout effet d’entaille, les alésages doivent être légère-ment chanfreinés ou lamés.

Paramètres d’affûtage et de travail

PLEXIGLAS® GS et XT

Angle de dépouille α 3° à 8°

Agent de coupe de l’outil γ 0° à 4°

Angle de pointe σ 60° à 90°

Angle de torsion β12° à 16°, (le plus souvent 30°)

Vitesse de coupe vc

10 à 60 m/min

Vitesse d’avance f 0,1 à 0,3 mm/U

Sur des plaques d’une épaisseur plus importante, les bords de coupe sont toujours légèrement inclinés. Le rayon laser doit être focalisé sur le milieu de l’épaisseur de plaque. S’il est réglé plus haut ou plus bas, il en résulte des bords de coupe en V, ou en forme concave pour les plaques épaisses. Pour obtenir des bords de coupe les plus perpendiculaires possibles, il est recommandé d’utiliser les largeurs focales de lentilles suivantes (source: société Messer Griesheim):

Epaisseur de plaque jusqu’à • 6 mm: lentilles 2 ½" Epaisseur de plaque de 6 à • 15 mm: lentilles 5“Epaisseur de plaque supérieure • à 15 mm: lentilles 10“.

Le faisceau laser, entre 5” et 10” de largeur focale, n’a aucune influence sur l’apparence des bords de coupe mais, conjugué avec la situation de mise au point et l’épaisseur de la plaque, il joue un rôle sur l’angularité de la coupe.

Pour éviter le retour de gaz de combustion sur les lentilles, un dispositif de nettoyage minimum par air comprimé (avec préci-pitateur huile et eau) sur la tête laser est généralement suffisant.En parallèle, les vapeurs émanant du côté où sort le rayon doivent être éliminées proprement, par ex. par une faible aspira-tion ou un épurateur d’air.

En plus du système d’épuration d’air ou d’aspiration des vapeurs, décrits ci-des-sus, certaines machines sont équipées de buses de nettoyage disposées sur la tête de coupe et alimentées en gaz inerte, par exemple de l’azote. Pour des découpages normaux, ces buses ne sont pas nécessai-res, mais elles sont recommandées pour des pièces de précision.

Des éventuels retours de rayon laser par suite de matériaux plans pour les plaques en PLEXIGLAS® peuvent nuire à l’appa-rence de celles-ci et encrasser les lentilles. Des supports rainurés permettent d’éviter cet effet.

Un faisceau laser contrôlé en vitesse et en puissance, par exemple sur les arêtes, les angles et les pointes, peut améliorer le résultat de coupe.

Le faisceau laser, commandé par ordi-nateur, permet de réaliser les formes même les plus complexes. Des machines

adéquates peuvent même couper en trois dimensions des pièces thermoformées de grande profondeur.

celles-ci et encrasser les lentilles. Des supports rainurés permettent d’éviter cet effet. Un faisceau laser contrôlé en vitesse et en puissance, par exemple sur les arêtes, les angles et les pointes, peut améliorer le résultat de coupe.

Le faisceau laser, commandé par ordi-nateur, permet de réaliser les formes même les plus complexes. Des machines adéquates peuvent même couper en trois dimensions des pièces thermoformées de grande profondeur.

Les contraintes produites à proximité immédiate des bords de coupe doivent être réduites par un recuit ultérieur, afin d’éviter le risque de fissuration (voir chapitre 8 Recuit).

2.9 Découpage au jet d’eau

Le découpage des plaques en plastique à l’aide d’installations de découpage au jet d’eau est similaire au découpage au laser. Il est un peu plus économique, mais n’autorise pas des vitesses de coupe aussi élevées et ne donne pas des bords de coupe brillants. Il existe deux méthodes :

Découpage avec un jet d’eau pure• Découpage avec additifs abrasifs • (émeri) dans l’eau.

Pour le verre acrylique, le découpage avec un jet d’eau pure ne donne pas de bons résultats, par contre, le découpage avec additifs abrasifs est possible pour PLEXIGLAS®.La surface de coupe apparaît comme pon-cée. La vitesse d’avance doit être réglée en fonction de l’épaisseur de la plaque, de la qualité de coupe souhaitée et de la granu-lation de l’abrasif. Un exemple: la vitesse de coupe pour PLEXIGLAS® GS de 10 mm d’épaisseur est d’environ 100 mm/min.

3 Perçage

Attention: lorsque les forets hélicoïdaux pour métaux, que l’on trouve dans le commerce, sont utilisés pour le verre acrylique, il est nécessaire de les raffûter (voir aussi chapitre 1.7 Outillages).

Figure 12: Affûtage correct de forets HSS pour PLEXIGLAS® (les lèvres doivent raser et non pas couper !)

3–8 °

12–16 ° 0–4 °

60–90 °

2 Perçage

Les forets hélicoïdaux à petit angle de torsion (β = 12 ° à 16 °) sont intéressants pour mieux évacuer les copeaux, mais doivent aus si être raffûtés, comme indiqué cidessus.

10

Pour le perçage de plaques fines, il est conseillé de les fixer sur un support plan solide afin d’éviter le «démoulage» ou l’éclatement du bord inférieur du trou. Au début du perçage, le foret doit être appli-qué lentement et avec précaution. Dès que la lèvre est totalement en prise dans la matière, l’avance peut être augmentée. La réduire une fois de plus immédiatement avant de déboucher sur la face inférieure.

Dans le cas de plaques épaisses, de trous profonds et de trous borgnes et si l’avance est commandée manuellement, il est recommandé «d’aérer» plusieurs fois le foret, afin d’éviter une surchauffe. Les trous dans les pièces tournées et dans les pièces longues se réalisent avantageuse-ment au tour.

Figure 14: Différents copeaux

Dia

mèt

re d

Vitesse de rotation n de l’axe d’entrainement

100 200 400 510 800 1000 2000 min–1 4000

100mm

50

40

25

20

10

5

vmax

= 60 m/min

vmin

= 10 m/min

v = 40 m/min

3 Perçage

A partir de 5 mm d’épaisseur, il est nécessaire d’assurer un refroidissement ou une lubrification à l’aide d’une émulsion de perçage ou d’une huile de coupe com-patible avec le verre acrylique (émulsion dans l’eau). Pour les perçages profonds, il est avantageux de ne travailler qu’avec de l’huile de coupe. Le graphique de la figure 13 indique les conditions optima-les de perçage: pour une avance réglée entre 0,1 et 0,3 mm/tr et un diamètre de foret de 25 mm, la vitesse de rotation la plus favorable se situe à 510 tr/min. En respectant ces conditions et en utilisant de l’huile de coupe, on obtient des parois soyeuses et presque transparentes. Il est encore possible d’améliorer la qualité de surface en utilisant les alésoirs bien connus pour l’usinage des métaux.

Les photos de la figure 14 illustrent l’influence de la vitesse de rotation, de la vitesse de coupe et de l’avance sur la qualité du perçage; ici l’exemple de PLEXIGLAS® GS.

Photo du haut: vitesse de rotation trop élevée et/ou avance trop grande: copeaux non cohérents, perçage de mauvaise qualité.

Photo du centre: vitesse de rotation trop basse et/ou avance trop faible: surchauffe, phénomènes de décomposition dans le trou de perçage, copeau fondu.

Photo du bas: vitesse de rotation et avance optimales: surface du trou lisse, copeau coulant, cohérent et régulier.

Figure 13: Vitesses de coupe, diamètres et vitesses de rotation recommandés pour le perçage de PLEXIGLAS®

11

On utilise des outils courants tels que ceux employés pour le travail des métaux. Pour PLEXIGLAS® XT, un refroidissement à l’eau est conseillé pour le travail à la sciecloche ou à la scie-trépan.

Les trépans utilisés pour PLEXIGLAS® doivent avoir un angle de coupe de 0 °. Tout comme pour le perçage, la découpe

en cercle de plaques fines requiert que celles-ci soient fixées sur un support plan solide afin d’obtenir un bord propre sur la face inférieure.

Les cercles jusqu’à environ 60 mm de diamètre peuvent être faits à la scie-cloche ou à la scie-trépan. Ces deux outils ont l’avantage, par rapport au trépan, de pou-voir être montés sur des perceuses à main. Le centre de la découpe est normalement amorcé à l’aide d’un foret à centrer afin d’assurer une opération plus stable.

Le découpage à la fraise à queue s’ef-fectue avec des fraiseuses à très grande vitesse (à partir d’environ 10000 tr/min)

Les vitesses de rotation de ces outils diffèrent généralement beaucoup de celles des forets hélicoïdaux. Les outils a), b), c), e), doivent être adaptés, pour tous les matériaux, au cas concret en tournant lentement. Les outils de type d) par contre doivent, comme la fraise, souvent tourner à des vitesses supérieures à 10.000 tr/min.

3.3 Découpes intérieures

Les trous de grandes dimensions dans les plaques fines de PLEXIGLAS® sont réalisés à l’aide des outils suivants:• Trépan (figure 16)• Scie-cloche ou scie-trépan (figure 17)• Fraise à queue (figure 18) montée dans

une fraiseuse ou une machine compara-ble avec plateau porte-pièce tournant.

Il est indispensable d’adapter la vitesse de coupe au cas particulier, surtout pour la découpe de cercles.

3 Perçage

Figure 15: Différents outils spéciaux de perçage (voir explications

Figure 16: Trépan Figure 17: Scie-cloche et scie-trépan

Figure 18: Fraise à queue

a)

b)c)

d)e)

3.2 Forets spéciaux et forets aléseurs

Il est conseillé d’utiliser des outils spéciaux pour PLEXIGLAS®, lorsqu’en plus du travail en atelier, par exemple sur les chan-tiers, il faut travailler avec des machines portatives sur des pièces formées ou des pièces installées. Les caractéristiques de construction de ces outils empêchent que le matériau ne bouge ou ne soit entraîné par l’outil.

Les forets spéciaux et aléseurs les plus courants sont:a) Foret étagéCe foret à une seule lèvre fonctionne sans traces de broutage et garantit un alésage cylindrique propre et sans rainures. Le trou est lamé au fur et à mesure de chaque passe de perçage, ce qui augmente la rentabilité des opérations.b) Foret coniqueLes trous sont légèrement coniques, mais ceci permet d’éviter l’ébréchure du trou débouchant sur la face inférieure. Version à trois lèvres.c) Outil spécial à lamerConvient particulièrement bien pour l’ébarbage de trous existants. Bon guidage des copeaux grâce à la forme oblique, pas de traces de broutage, lèvre unique.d) Foret fraiseurCet outil permet de réaliser très simple-ment des trous même de grande longueur.e) Foret à centrerCe foret à lèvres multiples est conseillé pour l’ébarbage, le chanfreinage et le fraisage.

Pour tous les forets spéciaux, il faut vérifier l’état parfait de la pointe.

12

4 Fraisage

Le trou initial doit être usiné avec environ 0,1 mm de plus que pour l’acier. Pour minimiser l’usure du filetage, faciliter la réparation ou augmenter la stabilité de la pièce, il est préférable de renforcer le file-tage intérieur par une douilleinsert filetée en métal, qui peut être fixée de plusieurs manières.

4 Fraisage

Sur PLEXIGLAS®, la méthode du fraisage est utilisée pour retravailler des bords de sciage ou des bords d’estampage ou de découpage, pour réaliser des arrondis ou des courbes et pour ébavurer ou détourer les pièces thermoformées. Par rapport au sciage, deux avantages se recommandent particulièrement:Dans une plaque, il est possible d’usiner très précisément pratiquement n’importe quel contour sans risque d’ébréchure sur les arêtes des faces intérieures. La qualité de coupe nettement supérieure réduit en outre le travail de reprise ultérieure.En principe, tous les types courants de fraiseuses peuvent être utilisés. La gamme s’étend des simples fraiseuses portatives aux machines automatiques à commande numérique. En ce qui concerne les outils, il est fréquent d’utiliser des fraisestourteaux à nombreuses plaquettes, mais lorsqu’on travaille avec des fraises de petit diamètre, il vaut mieux employer des fraises à queue à une ou deux lèvres et à bonne évacuation de copeaux pour pouvoir atteindre une vitesse élevée de coupe et donc un bon résultat. Avec les fraises à plusieurs lèvres et tournant à grande vitesse, il existe un risque que les dents ne collent. Par contre, dans le cas de fraises à lèvre unique, le

mandrin doit être soigneusement équilibré à l’aide de vis de réglage. Dans le cas contraire, le balourd peut entraîner des traces de broutage sur la pièce et/ou des dommages sur la machine.La figure 19 montre que de bons résultats de fraisage sont obtenus, par exemple, aussi bien à l’aide d’une fraise de détou-rage de 8 mm de diamètre tournant à 11.000 tr/min qu’avec une fraise équipée d’un diamant synthétique de 90 mm de diamètre, travaillant à 15.000 tr/min; en effet, les vitesses de coupe respectives restent dans le domaine conseillé. Si le choix de la fraise se fait certes en fonc-tion de l’opération à réaliser, il convient cependant dans tous les cas de respecter les conditions suivantes:

Comme pour le sciage, le fraisage dépend de la géométrie correcte de coupe. Les types de fraiseuses indiqués ci-après permettent d’obtenir des bords de fraisage parfaits lors du détourage ou du fraisage de rainures dans PLEXIGLAS® XT, ainsi que dans PLEXIGLAS® GS.

La caractéristique de ces fraiseuses en carbure pure et à deux lèvres (figure 22, a) + b)) est pour le détourage:• l’angle de coupe élevé pour une bonne

évacuation des copeaux et pour le fraisage de rainures:• une coupe jusqu’au centre de la fraise

facilite «l’immersion dans le matériau».

Pour détourer des lots de plaques (avec le film de protection de surface en polyéthylène laissé sur les plaques) les fraiseuses sans torsion se sont avérées être les meilleures, par ex. PLECUT (figure 22, c)). Ce type de fraiseuse évite l’écarte-ment des différentes plaques entre-elles.Normalement, il n’est pas nécessaire de refroidir en cours de fraisage du verre acrylique. Un refroidissement est conseillé lors de l’utilisation de fraises de gros dia-princimètre à nombreuses dents et devient souvent indispensable avec les fraises à tambour.

ou encore à l’aide d’appareils plus simples équipés d’une fraise (portative). A condi-tion d’être équipé d’un plateau tournant, cet outil permet de réaliser de grands perçages dans une plaque, ou encore, puisqu’il n’est pas nécessaire de marquer le centre, de découper de grands cercles. Le bridage de la plaque se fait mécanique-ment ou par aspiration sous vide. Dans tous les cas de figure, la solidarisation doit être assurée, pour éviter que la plaque ne batte ou ne soit entraînée.

3.4 FiletagePour réaliser des filetages intérieurs et extérieurs dans PLEXIGLAS®, on utilise les tarauds et les filières courantes dans le commerce. Pour PLEXIGLAS®, il est conseillé d’employer des lubrifiants compatibles avec le verre acrylique.Lors d’un vissage ultérieur, il convient également de vérifier que les vis métalli-ques ne portent pas, par exemple, de film d’huile ou que cette huile est compatible avec les plastiques. En ce qui concerne les filetages intérieurs, il est intéressant d’utiliser des vis en matière plastique, par ex. en polyamide.

Fondamentalement, tous les plastiques présentent des risques de rupture dûs à l’effet d’entaille résultant de l’usinage des filetages. Ceci est aussi valable pour le verre acrylique extrudé; donc à éviter avec PLEXIGLAS® XT. Ce mode de fixation des vis sur les plaques ne doit donc être choisi que lorsqu’aucun autre n’est possible, par exemple collage, serrage ou vissage au travers d’un trou traversant.

Figure 19: Vitesses de coupe, diamètres et vitesses de rotation recommandés pour le fraisage de PLEXIGLAS®

200mm

100

50

20

108

5

Dia

mèt

re d

de

la fr

aise

Vitesse de rotation n de l’axe d’entrainement

2000 4000 8000 10000 20000 m min–1 40000

vmin

= 200 m/min

vmax

= 4500 m/min

90

11000 15000

Paramètres d’affûtage et de travail

PLEXIGLAS® GS et XT

Angle de dépouille α 2 ° à 10 °

Angle de coupe γ 0 ° à 5 °

Vitesse de coupe vc

200 à 4500 m/min

Vitesse d’avance f Jusqu’à 0,5 mm/tr.

Profondeur de coupe a Jusqu’à 6 mm

13

Utilisez pour ce faire des lubrifiants compatibles avec le verre acrylique. De nombreuses méthodes de travail supposent que le chant des plaques soit chanfreiné ou ébavuré, par exemple, dans le cas d’un collage à l’aide d’une colle polymérisable. Cette opération s’effectue mieux à la fraise qu’avec qu’une scie circulaire à lame orientable. Le chanfreinage de tubes est également possible à l’aide d’une fraise (selon le même principe que sur la figure 20).

Après le collage ou le formage, il est souvent nécessaire d’usiner des colliers ou des bourrelets pour les régulariser ou même les supprimer. Cette opération est aussi parfaitement réalisable à l’aide d’une fraise avec galets d’écartement adéquats, par exemple des roulements à billes, le long desquels la pièce est déplacée (voir figure 21).

4 Fraisage

Figure 20: Chanfreinage de plaques Figure 21: Enlèvement de cordons de colle à la fraise

Figure 23: Broche de fraise entraînée pneumatiquement

1 = Fraise2 = Roulement-guide3 = Pièce à usiner

1 2 3

1 2 3

3 2 1

b) DK 421 (K 10)

Figure 22: Fraiseuse optimale pour le détourage et le fraisage de rainures

Figure 24: Fraisage de PLEXIGLAS® avec fraise à tambour; autres types de fraises : a) à double lame, b) à tambour, c) à diamant

c) DK 30 - PLECUT

a)

c)

b)

a) DIXI 7202

14

4 Fraisage

Le fraisage à l’aide d’outils diamantés est recommandé lorsque, tout comme pour le polissage, on souhaite obtenir des surfaces extrêmement brillantes (voir chapitre 7.2 Polissage).

4.1 Fraisage à copier

Pour réaliser des angles arrondis, des découpes de cercles, de lettres ou de surfaces quelconques, on utilise des fraises à copier. Lors du défonçage, le gabarit est généralement placé sous la pièce. De même, les dispositifs de fixation (butées, ouvertures d’aspiration par le vide, etc.) se trouvent audessous. Le gabarit est soit placé devant un palpeur, soit monté sur un plateau tournant.

4.2 Gravure

Pour les travaux industriels ou artisanaux de gravure on utilise principalement des fraises à graver, des fraises à défoncer et des fraises à copier avec outils à lèvre unique, qui sont commandées électro-niquement ou par une tige à commande manuelle, par exemple dans un gabarit de lettres.

Dans le cas de gravures artistiques, on utilise des arbres flexibles avec moteur électrique; des fraises ou ponceuses pneumatiques et des pointes diamantées électroniques à grande vitesse de rotation.

Figure 27: Gravure à l’aide d’une machine à CNC; pointe à graver à lèvre unique

Figure 25: Détourage d’une pièce thermoformée à la fraise à copier

Figure 26: Schéma de principe d’une fraiseuse à copier avec la fraise à défoncer (arrondi d’angles: 1 = Pièce à usiner, 2 = Support, 3 = Butée, 4 = Gabarit, 5 = Palpeur, 6 = Fraise, 7 = Zone de fraisage, 8 = Avance)

3 1 2

65

3 1

2

7

4

8

15

5 Tournage

5 Tournage

Pour le tournage de PLEXIGLAS®, on utilise les tours classiques employés pour le travail des métaux. Les vitesses de coupe doivent être aussi élevées que possible, et dépendent de la pièce et du type de machine. On peut retenir comme règle de base que la vitesse de coupe doit être dix fois plus élevée que dans le cas de l’acier. Un bon résultat de coupe ne pourra être atteint que si l’outil est parfaitement affûté.Tout comme dans le cas du perçage, un copeau de tournage cohérent (copeau filant) indique que l’affûtage de l’outil, l’avance et la vitesse de coupe ont été correctement choisis et optimisés l’un par rapport à l’autre.

Dans tous les cas, le rayon de pointe des outils de tournage doit être d’au moins 0,5 mm. Les surfaces de tournage les plus fines sont obtenues avec un outil rond, une vitesse de coupe élevée, une avance faible et une profondeur de coupe minimale. La surface peut alors être polie sans ponçage préalable.

La figure 28 montre que, pour une pièce de 40 mm de diamètre par exemple, de bonnes conditions de travail sont garanties en choisissant une vitesse de coupe qui se situe entre les vitesses de rotation typiques des tours conventionnels, c’est-à-dire entre 224 et 1250 tr/min.

Les outils de tournage avec plaquette au carbure rapportée conviennent bien pour l’ébauchage grossier, mais la profondeur de coupe ne doit pas dépasser 6 mm. Pour la finition, on utilise généralement des outils en HSS. Cependant, la qualité de surface de la pièce usinée n’est pas seule-ment déterminée par les outils employés, mais aussi par la vitesse de coupe et par l’avance.

Pour le refroidissement, il est possible d’utiliser une émulsion compatible avec le verre acrylique.

Lors de l’utilisation d’outils diamantés soigneusement polis sur des tours de pré-cision, fonctionnant sans aucune vibration, La vitesse de coupe peut être supérieure à

celle utilisée avec d’autres outils. Pour ce travail de précision, il faut malheureuse-ment renoncer au refroidissement, sinon toujours recommandé, afin d’éviter les distorsions optiques.

Des disques ronds peuvent être fabriqués très économiquement à partir de plaques sur un tour (figure 29a et figure 30): ser-rer plusieurs flans bruts entre le mandrin et la poupée pour obtenir le diamètre voulu en quelques passes. La largeur de l’outil et son angle d’attaque sont réglés suivant l’épaisseur des disques. Pour des disques minces, choisir des outils larges avec un petit angle d’attaque. Le tournage convient également très bien pour la fabrication d’anneaux (voir figure 34).

Figure 29: Identification des angles au tournage

b)

a)

κ

α

γ

γ

α

κ

Paramètres d’affûtage et de travail

PLEXIGLAS® GS et XT

Angle de dépouille α 5 ° à 10 °

Angle de coupe γ 0 ° à -4 °

Angle d’attaque κ env. 45 °

Vitesse de coupe vc

20 à 300 m/min

Vitesse d’avance f 0,1 à 0,5 mm/tr

Profondeur de coupe a Jusqu’à 6 mm

500

mm

300

200

100

50

30

20

10

5

Dia

mèt

re d

e pi

èce

d

Vitesse de rotation n de l’axe d’entrainement

100 200 400 800 1000 2000 4000 8000 1000 min–1

40

224 1250

vmin

= 20 m/minv

max = 300 m/min

Figure 28: Vitesses de coupe, diamètres de pièce et vitesses de rotation recommandées pour le tournage de PLEXIGLAS®

16

précision, fonctionnant sans aucune vibra-tion, il est possible d’obtenir des surfaces impeccables et très brillantes.

5 Tournage

Figure 34: Suppression d’une bordure de pièce formée

Figure 30: Tournage de disques entre le mandrin et la poupée Figure 31: Surfaçage en bout d’un bloc de PLEXIGLAS® GS

Figure 32: Fabrication d’une sphère à partir d’un bâton rond en PLEXIGLAS® GS, avec dispositif de tournage en rond

Figure 33: Pièce ébauchée avec un outil HSS et polie au diamant

17

6 Limage, rabotage et raclage

6 Limage, rabotage et raclage

PLEXIGLAS® se laisse travailler avec toutes les limes courantes ainsi qu’avec des râpes pas trop grosses. Ces outils ne devraient pas avoir été utilisés au préalable pour le travail des métaux. Le choix des outils dépend du travail à réaliser, par exemple ébauche ou finition.

Pour ébarber des pièces sciées, fraisées ou tournées, on utilise également des racloirs et des grattoirs, surtout lorsqu’il faut reprendre des bords de plaques fines.

PLEXIGLAS® peut être usiné sur des rabots à dresser, tels que ceux utilisés pour le travail du bois.

Figure 36: Lissage des bords à la dégauchisseuse

Figure 35: Finition de PLEXIGLAS® au grattoir

18

6 Ponçage et polissage

7 Ponçage et polissage

Le ponçage et ensuite le polissage permet-tent de redonner un aspect très brillant et transparent aux bords de coupe rugueux et donc mats obtenus après usinage du PLEXIGLAS® par enlèvement de copeaux.

Même des surfaces fortement rayées ou abîmées peuvent être ainsi reprises. Un polissage partiel, surtout après un ponçage, modifie la surface de la pièce à cause de l’enlèvement de matière et reste donc décelable optiquement.Les produits avec surface revêtue, par ex. ‘NO DROP’, ‘ALLTOP’, ‘HEATSTOP’ ou ‘MIROIR’, ne devraient être ni poncés ni polis afin de ne pas abîmer le revêtement.

7.1 Ponçage

Pour éviter les contraintes thermiques dans la pièce à usiner et le collage des surfaces de friction, il est préférable de toujours poncer à l’eau. Pour le choix de la granulométrie de l’abrasif, se baser sur la profondeur des traces d’usinage ou des rayures; plus les traces sont profondes, plus la granulométrie sera grossière. L’opé-ration de ponçage se fait généralement en plusieurs fois, en prenant des grains de plus en plus fins. Il est généralement recommandé de procéder en trois étapes:1. gros, grain 60,2. moyen, grain 220,3. fin, grain de 400 à 600.

Par principe, chaque passe de ponçage doit éliminer intégralement les traces des passes précédentes.Le ponçage peut se faire à la main avec du papier abrasif ou avec un tampon. Il est conseillé de travailler en effectuant des mouvements circulaires.

Dans le cas d’un ponçage à la machine, avec une ponceuse à disques rotatifs par exemple, une ponceuse vibrante ou une ponceuse à bande (vitesse de la bande environ 10 m/s), la pièce doit être légèrement bougée, et il est préférable de n’appuyer ni trop longtemps ni trop fort (malgré le ponçage à l’eau), car la chaleur de frottement dégagée peut entraîner des contraintes et des détériorations des surfaces.

Dans le cas notamment de pièces tournées ou de surfaces non planes, il est également possible de travailler à l’eau, avec une laine d’acier très fine, par exemple de type 00.

Lorsque la surface a été travaillée mécani-quement par ponçage (avant le polissage) ou matage par sablage, les surfaces sont très sensibles à l’encrassement et aux traces de doigts. (Pour plus d’informations, voir les «Directives de mise en oeuvre, traitement des surfaces », chapitre 5).

7.2 Polissage

Les bords des plaques de PLEXIGLAS® GS et PLEXIGLAS® XT peuvent être polis sans difficultés. Par contre, le polissage des surfaces, comme nous l’avons déjà indiqué, est moins conseillé. Pour PLEXIGLAS® GS et XT, il existe trois méthodes:• Polissage à bande, disque à polir ou

chiffon• Polissage à la flamme• Polissage au diamant.

Généralement, on utilise pour le polissage des cires et des pâtes, mais on peut aussi travailler avec du brillant pour automobile. Immédiatement après le traitement, les traces de tous les produits de polissage doivent être soigneusement éliminées et les pièces rincées à l’eau.

Figure 37: Ponçage du chant d’un paquet de flans à la ponceuse vibrante

Figure 38: Ponçage à l’eau sur une ponceuse à bande

Il est donc conseillé d’utiliser des pâtes solubles dans l’eau, par exemple «la pâte à polir pour verre acrylique, (POLIER & REPAIR Paste)» de Burnus.

Comme on utilise pour le polissage des matériaux très tendres, bande de feutre, disque en tissu ou tissu à gant, la surface à polir doit avoir été finement poncée. Si tel n’est pas le cas, la surface devient certes brillante, mais les traces d’usinage et les rayures restent visibles. Pour la pré-paration des chants, il suffit de racler avec un grattoir ou un racloir, lorsqu’on peut ensuite polir à la bande de feutre.

Tout comme pour le ponçage, le matériau ne doit être appliqué trop fort ou trop longtemps sur l’outil de polissage.Vous éviterez ainsi de surchauffer la surface de la pièce à cause du frottement et donc de détériorer thermiquement le matériau ou d’y créer des contraintes (et donc des fissures). Dans certains cas, il peut être utile de recuire le matériau après le polissage (voir chapitre 8 Recuit).

On polit généralement avec un ruban de feutre ou avec un disque à polir rotatif, sur lequel on a appliqué des cires à polir spéciales. Le brillant de la surface peut encore être amélioré en finissant le travail à la main avec matériau particulièrement souple et non pelucheux (doublure pour gants) ou avec de l’ouate et du lait à polir.Les bords et les petites pièces se polissent de préférence sur des bandes de feutre.Elles y seront mieux maintenues ou guidées que sur un disque en rotation.

19

7 Ponçage et polissage

Pendant le polissage, la pièce doit sans cesse décrire des mouvements de rota-tion, afin que les irrégularités du feutre ou du disque n’abîment pas le matériau. La vitesse de la bande de feutre doit être d’environ 20 m/s, soit le double de la vitesse appliquée pour le ponçage.Dans le cas de grandes séries, on recom-mande des machines automatiques à polir, surtout lorsqu’il s’agit d’obtenir des arêtes et des angles vifs, comme pour la fabrica-tion de cubes à photos.Le disque à polir en tissu convient bien au polissage de grandes surfaces, même courbes. Le paquet d’étoffes rotatif est constitué de coton écru et/ou de flanelle, dont les couches sont disposées aussi lâchement que possible, pour évacuer la chaleur de frottement par ventilation. Avant de polir, appliquer un peu de cire sur le disque rotatif. Celui-ci doit toujours être débarrassé et nettoyé de la vielle cire durcie. Pour le nettoyage, on peut utiliser une vieille lame de scie. La vitesse péri-phérique du disque à polir doit se situer entre 20 et 40 m/s.

Une autre possibilité de finition des bords de coupe du PLEXIGLAS® GS et PLEXIGLAS® XT est le polissage à la flamme. Dans ce cas, il est inutile de passer par l’étape dec ponçage, mais les bords doivent être nettoyés de tous résidus, tels que les copeaux adhérents et les traces de sueur ou de doigts. Après le polissage à la flamme, généralement les rayures des opérations précédentes de sciage ou de fraisage sont encore visibles. La grande rentabilité du polissage à la flamme par rapport au polissage au disque peut donc être exploitée lorsque les exigences ne sont pas trop sévères quant au résultat, notamment pour les matériaux fins et incolores qui sont employés le plus fréquemment. Les contraintes de surface trop intenses que peut éventuellement provoquer le polissage à la flamme excluent généralement cette méthode de travail pour les plaques épaisses. Ceci est aussi valable pour les matériaux colorés, dont les colorants ou pigments ont souvent pour effet de réduire encore le brillant.

Si le travail n’est pas soigné, il est possible que la flamme «bave» sur la surface de la pièce au-delà du bord de coupe et que des contraintes thermiques se produisent ainsi dans le matériau. Ces contraintes peuvent entraîner des fissurations dans la suite des transformations ou lors de la mise en service de la pièce plastique si celle-ci rentre en contact avec des colles, des solvants pour peinture ou des substances de nettoyage. Pour éviter cet effet, il est indispensable de recuire dans certains cas (voir chapitre 8 Recuit).

Il existe des appareils semi-automatiques pour le polissage à la flamme des bords droits de plaques planes de différentes longueurs. La flamme est alimentée par un mélange d’acétylène et d’oxygène. Les mélanges acétylène/air comprimé fournis-sent de moins bons résultats de polissage. La construction du brûleur et de sa pointe doivent éventuellement être adaptés au cas par cas suivant l’opération à exécuter, en faisant des essais préalables.Pour le polissage manuel à la flamme, de bords courbes de pièces finies ou de bords intérieurs d’alésages par exemple, on uti-lise des appareils de table dont la flamme est alimentée par un mélange d’hydrogène et d’oxygène.

Figure 40: Polissage au disque

Figure 39: Polissage au ruban feutre

20

7 Ponçage et polissage

Lors du polissage au diamant de PLEXIGLAS® l’opération de finition préalable est inutile. L’enlèvement de copeaux et le polissage s’effectuent en une seule opération. On utilise dans ce cas des plateaux fraiseurs équipés d’au moins deux dents diamantées ou encore des outils de tournage diamantés. Il faut veiller à la bonne évacuation des copeaux. L’outil doit toujours être réservé pour un groupe de matériaux, comme PLEXIGLAS® par exemple.Il est nécessaire d’utiliser des outils et des machines de haute précision pour la fixation ou le déplacement de la pièce. L’affûtage initial et les raffûtages des dents diamantées, ainsi que leur réglage doivent être confiés au fabricant. La machine doit fonctionner sans aucune vibration pour éviter les marques de résonance sur la pièce. Les fraises à polir les chants, que l’on trouve dans le commerce, respectent ces conditions.

Le polissage au diamant permet de longues durées de vies et convient donc particuliè-rement bien pour la fabrication en série. Les arêtes vives produites par le fraisage au diamant peuvent éventuellement être coupées à l’aide d’un ébavureur.

Dans le cas de petites pièces en PLEXIGLAS® fabriquées mécaniquement, le polissage au tambour est souvent une bonne solution: les pièces sont placées dans un tambour à polir, dans lequel de la poudre abrasive et des morceaux de bois d’une certaine géométrie sont ajoutés comme charge. Après normalement trois opérations, ponçage fin (de 6 à 24 heures), polissage (environ 16 heures) et finition (environ 12 heures) les pièces de PLEXIGLAS® traitées sont extrêmement brillantes.

Figure 41: Polissage au diamant

Polissage de PLEXIGLAS®

Méthode Polissage à l’eau + disque/ruban feutre

Polissage à la flamme

Polissage au diamant

Lustrage à lapâte à polir

Qualité de surface très bonne moyenne bonne à très bonne très bonne

Etat de contrainte moyen très élevé moyen faible

Durée de travail longue à très longue courte courte courte à longue

Investissement moyen elevé très élevé faible

21

8 Recuit

8 Recuit

Recuire signifie: chauffer les pièces de matières plastiques et les refroidir lentement.

Les matières plastiques résistent à de très hautes contraintes en traction tant qu’elles ne sont pas simultanément exposées à des produits corrosifs.Les causes de contraintes en tractionsont par exemple les suivantes:• Usinage avec enlèvement de copeaux,

par exemple sciage, fraisage, tournage et ponçage

• Formage à chaud, et en particulier le pliage

• Différences de température• Retrait de colles• Déformation à la fixation

(serrage, perçage, vissage)• Retrait après une surchauffe localisée

résultant d’un outil mal affûté ou au cours du polissage

• Entrave à la dilatation thermique• Contraintes internes dues aux méthodes

de fabrication dans le cas de PLEXIGLAS® XT surtout avec les tubes

• Sollicitations extérieures

Si des produits corrosifs interviennent en plus, par exemple des solvants ou des diluants pour le collage, l’impression et la peinture, des vapeurs de monomères dansla découpe au laser ou lors du polissageà la flamme, des plastifiants d’isolation en PVC, des joints, des films et des produits de nettoyage agressifs, il peut se produire un phénomène de fissuration rendant les pièces inutilisables, même si ces produits n’entraînent pas de détériorations sur les pièces sans contrainte. Il faut donc éviter la présence simultanée de contraintes en traction et de produits corrosifs.

Comme il est impossible d’exclure à priori l’usage de substances corrosives pendant la durée de vie de l’objet, la seule solution est de supprimer les contraintes en traction en appliquant un recuit de relaxation. Les pièces en PLEXIGLAS® sont placées dans des étuves adéquates pour être chauffées, pendant une durée dépendante de l’épais-seur, à des températures inférieures aux températures de ramollissement, puis sont refroidies lentement. Un refroidissement trop rapide produit une peau extérieure froide et rigide; comme le matériau continue de se rétracter intérieurement, de nouvelles contraintes de traction se produisent.

Les conditions de recuit sont les suivantes:

Températures:• PLEXIGLAS® GS: 80 °C (pièces non

formées jusqu’à 100 °C maximum)• PLEXIGLAS® XT: 70° à 80 °C (pièces

non formées jusqu’à 85 °C maximum)

Durée de recuit:• PLEXIGLAS® GS et PLEXIGLAS® XT:

l’épaisseur du matériau en mm, divisée par 3, donne la durée de recuit en heu-res, mais sans être inférieure à 2 heures.

Refroidissement:• La durée de refroidissement en heures

dans l’étuve est égale à l’épaisseur de PLEXIGLAS® en mm divisée par 4, mais la vitesse de refroidissement ne doit en aucun cas dépasser 15 °C par heure.

• La température de sortie de l’étuve ne doit en aucun cas dépasser 60 °C pour PLEXIGLAS®.

22

9 Nettoyage et entretien

9 Nettoyage et entretien

Le nettoyage et l’entretien de PLEXIGLAS® ne nécessitent que de l’eau claire. En cas d’encrassement important, l’eau peut éventuellement être réchauffée et un nettoyant ménager non abrasif peut y être ajouté. Eviter en tout cas de frotter à sec. Avant le séchage final, par exemple à l’aide d’une éponge, d’une peau de chamois ou d’un tissu de doublure à gants, veiller à ce que toutes les particules étrangères soient parfaitement éliminées.

Les matières plastiques, surtout après avoir été frottées intensément, se chargent électrostatiquement et peuvent donc atti-rer la poussière. Pour les salissures légères, on peut appliquer, aussitôt ou après un premier nettoyage intensif, le «Produit de nettoyage et d’entretien antistatique pour plastiques (AKU)» de Burnus, et l’essuyer ensuite avec un chiffon doux, sans frotter, jusqu’à ce que la surface soit sèche. L’effet antipoussière perdure longtemps après. Les vitrages et les fenêtres peuvent être nettoyées à l’aide d’un appareil de net-toyage à haute pression, éventuellement avec l’addition d’un produit de rinçage.

Figure 42: Produits d’entretien23

Headline

Domaine d´activitésPerformance Polymers

Evonik Röhm GmbHKirschenallee64293 DarmstadtAllemagne

info@plexiglas.netwww.plexiglas.netwww.evonik.com

® = marque déposée

PLEXIGLAS, PLEXIGLAS ALLTOP,PLEXIGLAS FREE FLOW, PLEXIGLAS HEATSTOP,PLEXIGLAS RESIST, PLEXIGLAS SATINICE,PLEXIGLAS SOUNDSTOP, ACRIFIX, EUROPLEXest une marque déposée de la société Evonik Röhm GmbH, Darmstadt, Allemagne.

Certifié selon DIN EN ISO 9001 (qualité) et DIN EN ISO 14001 (environnement)

Ces informations ainsi que toute recommandation y afférent reflètent l’état des développements, connaissances et expérience actuels dans le domaine visé. Toutefois, cela n’entraîne en aucun cas une quelconque reconnaissance de responsabilité de notre part et ce, y compris concernant tous droits de tiers en matière de propriété intellectuelle. En particulier, il ne saurait être déduit ou interprété de cette information ou sa recommandation le bénéfice de quelles que garanties que ce soit, expresses ou tacites, autres que celles fournies au titre des articles 1641 et suivants du Code civil, et notamment celles afférentes aux qualités du produit. Nous nous réservons le droit d’apporter tout changement utile justifié par le progrès technologique ou un perfec-tionnement interne à l’entreprise. Le client n’est pas dispensé de procéder à tous les contrôles et tests utiles au produit. Il devra en particulier s’assurer de la conformité du produit livré et des caractéristiques et qualités intrinsèques de ce dernier. Tout test et/ou contrôle devra être effectué par un professionnel averti ayant compétence en la matière et ce sous l’en-tière responsabilité du client. Toute référence à une dénomination ou à une marque commerciale utilisée par une autre société n’est qu’une indication et ne sous-entend en aucun cas que des produits similaires ne peuvent également être utilisés.

No de réf. 311-1 mars 2008XX/0308/09561 (fr)