DÉCOUPE ÉLECTROCHIMIQUE DE TÔLE FINE

Il existe deux méthodes non mécaniques pour découper une pièce de métal fin :

- La voie acide
- La solution électrochimique        

La première méthode est bien connue, surtout si vous avez déjà gravé des circuits imprimés. Un acide (perchlorure de fer, acide nitrique ...) vient attaquer les parties d'une pièce de métal non protégées par un vernis ou une encre résistante.
Cette solution très utilisée pour fabriquer des petites plaques de laiton découpée qui servent à améliorer l'aspect des maquettes. Beaucoup de petits composants destinés à l'industrie électronique sont fabriqués de cette façon. Le modèle est reproduit avant gravure sur une plaque de métal rendue photo-sensible grace à une résine spéciale. Le report du dessin se fait par insolation d'un film transparent sur lequel est reproduit la forme à découper. On parle alors de photo-découpe.
Cette méthode a quelques inconvénients : elle utilise un produit qui est corrosif, salissant et poluant et nécessite une installation spécialisée. De plus, cette gravure a un effet (relativement) indésirable sur la précision des pièces obtenues. L'acide a tendance attaquer sous les parties protégées (env. 20% de l'épaisseur).
La seconde solution par contre est plus confidentielle et pourtant paradoxalement plus simple à mettre en oeuvre.

LA DÉCOUPE ÉLECTROCHIMIQUE

Par comparaison avec la découpe à l'acide, cette technique ne nécessite qu'un outillage simple : un générateur de courant (voir GALVANOPLASTIE), du fil électrique, un récipient non métallique (bol, cuvette ...), de l'eau et ... du sel de cuisine ! Elle est de plus nettement moins coûteuse, moins toxique, plus rapide et plus précise que la découpe à l'acide.
Le premier document que j'ai trouvé il y a quelques années et qui m'a servi de base de travail concernait la découpe de la hanche vibrante d'un pulso réacteur. Cette pièce devait être réalisée dans une tôle d'acier à ressort trempé de 0,15 mm. Les méthodes traditionnelles de découpe mécanique étaient inutilisables pour réaliser une telle pièce. Si les cisailles à tôle sont parfaites pour des coupes droites, dès que vous essayez de découper des courbes, la pièce ressort immanquablement tordue.
Dans ce cas particulier une découpe à l'acide aurait pu être retenue mais le défaut de cette technique est de creuser légèrement sous le métal lors de la découpe, laissant un bord légèrement biseauté (env. 20% de l'épaisseur) qui aurait brûlé trop rapidement.
Préparation de la pièce
La pièce de métal qui va être découpée doit être parfaitement nettoyée, sans qu'il subsiste de tache de graisse ou de rouille. Un bon tampon de vaisselle qui ne raye pas le métal et un détergent (genre poudre à récurer) font parfaitement l'affaire. Dorénavant interdiction de mettre les doigts sur la plaque ! Après rinçage à l'eau tiède, un passage dans un bai d'acide sulfurique dilué améliorera l'accrochage de l'étape suivante. (ATTENTION toujours verser l'acide dans l'eau et non le contraire. Risques de projections violentes d'acide). A défaut un bon polissage au papier abrasif à l'eau (grain très fin) fera l'affaire.
Mise en peinture
L'étape suivante consiste à déposer une fine et uniforme couche de peinture sur la plaque. Suivant les conseil de l'article j'ai utilisé une bombe d'apprêt de carrossier. La couleur gris tees clair permet de bien reporter le dessin.
Par mesure de précaution et afin d'éviter de laisser des micro porosités il est conseillé de passer une deuxième couche. Cette précaution a aussi un autre avantage. C'est cette couche de peinture, au dos de la plaque, qui va retenir la pièce quand le processus de découpage sera achevé. Si la pièce bouge avant que tout soit fini, il y a un risque d'écaillage de la peinture avec une attaque du métal sur des parties qui deviennent non protégées.
Report de la pièce à découper
Si vous possédez une fraiseuse numérique ou une vielle table traçante à plat, pas de problème, il suffit de graver la forme de la pièce avec une pointe sèche. Un simple trait pour découvrir la couche de peinture suffit. Il s'agit plutôt d'un marquage que d'un gravage. Sinon vous allez y laisser quelques fraises, même au carbure ! et au prix ou elles sont ....
Si vous n'avez pas de fraiseuse cnc il est toujours temps d'aller voir les autres pages du site (quand elles seront réalisées) et/où d'aller voir le site cnc25. En attendant rien n'est perdu !
Si vous êtes un artiste, le marquage direct à la pointe sèche sur la plaque tout à fait possible. Si vous êtes un peu moins sur de vos gestes et pour une pièce technique, un transfert préalable du dessin par papier carbone est souhaitable. Le truc de le photocopieuse marche aussi très bien. Dessinez ou imprimez la forme de votre pièce à l'envers. Faites en une photocopie bien noire. Appliquez la photocopie, face encrée sur la plaque et passez dessus un fer à repasser. La chaleur du fer déposera de l'encre et reproduira le dessin sur la plaque.
La meilleure solution, et la plus précise, reste quand même de réaliser une forme dans un matériau assez dur : CTP aviation très fin, feuille de plastique rigide... L'avantage c'est que si vous dérapez, votre trait se retrouvera à l'extérieur de la forme à découper et une petite retouche de peinture ou d'apprêt remédiera facilement au problème.
La gravure peut se faire avec une pointe sèche spéciale pour marquer le métal ou avec la pointe d'un scalpel. Comme vous allez forcément tourner autour de la forme et lever la main à un moment ou à un autre, il faut prendre la précaution de vérifier que toutes les lignes tracées se rejoignent bien.
La découpe
Vous aurez besoin d'un récipient non métallique de forme rectangulaire dans lequel vous pourrez immerger totalement la plaque à découper.
Remplissez ensuite ce récipient d'une solution d'eau et de chlorure de sodium (ne cherchez pas c'est du ... sel de table), à raison de 20 g par litre.
La plaque à découper est ensuite plongée dans ce bain et reliée au pôle +d'un générateur de 6 à 12 volts qui pourra être une batterie de moto ou de voiture, ou une alimentation de laboratoire réglable en tension et courant. Petite précaution : grattez la peinture à l'endroit où se fera la connexion électrique et laisser cette partie hors du bain.
Il maintenant placer un morceau de tôle en acier (de préférence inoxydable) qui aura à peu près la même surface que la pièce à découper en prenant garde que les deux plaques ne puissent se toucher au cours du traitement.
Si vous utilisez un petit récipient il sera bon de prévoir une limitation de courant avec par exemple une résistance de 8 ohms (10 watts). A défaut une simple ampoule automobile 10-20W 12V fera parfaitement l'affaire (voir GALVANOPLASTIE).
Connectez cette cathode au pôle - et ... c'est parti.
Au début on voit apparaître des petites bulles dans le bain. C'est le signe du commencement de la réaction d'électrolyse. Le bain reste clair et se trouble petit à petit pour prendre une teinte marron verdâtre. Ce sont les particules de fer (ions ferriques) qui se détachent.
Selon la composition du métal à découper, la tension et le courant appliqué, la distance entre les pièces et leur épaisseur, le temps de découpe pourra varier de quelques minutes à un peu plus d'une heure. Pour accélérer le processus et améliorer la précision de découpe on peut remuer de temps en temps la plaque pour détacher les particules ou créer un jet de bulles au fond du récipient avec une pompe à air et une pierre poreuse utilisée en aquariophilie.
Pour vérifier que la découpe est terminée, le meilleur moyen est de sortir la plaque et de la regarder par transparence devant une lampe électrique. Si on ne voit rien, on replonge. Sinon la forme à découper se détache clairement à travers ce qui reste, c'est à dire la peinture ou l'apprêt.
Post traitement
Une fois le traitement terminé il suffit de pousser légèrement la forme pour qu'elle se détache de la plaque. Dans certains cas il pourra rester quelques petites bavures mais si fines qu'un très léger ponçage laissera un bord parfaitement net.
Pour des pièces très techniques et sollicitées un passage au four ménager pendant environ une heure à 90-100°C permettra de libérer tout l'hydrogène qui aurait pu pénétrer la structure de l'acier

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