Moletage : Guide complet des procédés, des types et des motifs

Le moletage est un procédé mécanique utilisé pour créer un motif de lignes droites, inclinées ou croisées sur la surface d'un matériau, le plus souvent du métal. Cette opération est presque toujours effectuée sur un tour, transformant la surface lisse d'une pièce en une texture rugueuse. L'objectif principal du moletage est de fournir une surface de préhension pour les mains ou les doigts, mais il est également utilisé pour l'amélioration esthétique, la réduction de l'éblouissement ou la fixation d'un assemblage ajusté par pression en augmentant le diamètre extérieur d'un composant. Bien que conceptuellement simple, la réalisation d'une surface moletée de haute qualité et durable nécessite une compréhension détaillée du processus, de l'outillage et de la science des matériaux impliqués.

Le processus de moletage : comprendre la déformation

Contrairement aux opérations de coupe où le matériau est enlevé par un bord d'outil tranchant, le moletage est fondamentalement un processus de formage à froid ou de déplacement de métal. Cette distinction est cruciale pour comprendre l'état de surface et les dimensions résultantes.

L'outil utilisé pour ce processus est appelé outil de moletage, qui se compose généralement d'une ou deux molettes en acier trempé, ou molettes, présentant l'inverse du motif souhaité. L'outil de moletage est fermement pressé contre la pièce en rotation. Sous une pression extrême, les molettes déplacent le matériau, le poussant dans les creux du motif de moletage et formant les pics correspondants sur la surface de la pièce.

Comme le matériau est déplacé plutôt que retiré, le moletage entraîne une augmentation du diamètre majeur du composant — le diamètre mesuré sur les points les plus hauts (pics) du motif moleté. L'ampleur de l'augmentation dépend de plusieurs facteurs, notamment le pas de la molette, le matériau travaillé et la pression appliquée. Cette modification dimensionnelle doit être prise en compte dans la conception initiale ; souvent, le diamètre de l'ébauche de la pièce est sous-dimensionné avant le processus de moletage pour compenser la croissance anticipée du matériau.

Il existe deux principales méthodes de moletage :

1. Moletage par formage (ou moletage par bossage) : C'est la méthode la plus courante. Elle utilise un seul rouleau ou deux rouleaux opposés pressés directement dans la pièce. Elle est rapide mais nécessite une force importante, ce qui peut parfois déformer une pièce longue ou mince.

2. Moletage par coupe : Cette méthode utilise des molettes spécialisées avec des dents plus tranchantes conçues pour réellement couper le matériau, plutôt que de simplement le déplacer. Le moletage par coupe produit des copeaux, nécessite moins de pression de formage et est donc mieux adapté aux pièces à parois minces ou de petit diamètre qui pourraient autrement se plier sous la pression du moletage par formage. Cette méthode offre un meilleur contrôle sur le diamètre final et l'uniformité du motif.

Motifs et types de moletage

Le moletage est défini par son motif, qui est déterminé par la conception des molettes et la manière dont elles sont appliquées à la pièce. Les motifs les plus courants sont spécifiés en fonction de l'angle et de la direction des lignes.

1. Moletage droit : Ce motif se compose de lignes parallèles courant le long de l'axe de la pièce. Il est créé à l'aide de molettes qui ont des arêtes droites, et la texture résultante offre une prise qui empêche le composant de glisser en rotation. Le moletage droit est souvent utilisé sur les composants qui sont destinés à être tournés ou serrés manuellement.

2. Moletage en losange (ou moletage diagonal) : C'est le motif le plus populaire et le plus reconnaissable. Il est formé par deux ensembles de lignes hélicoïdales (inclinées) qui s'entrecroisent, créant une forme de losange ou pyramidale. Les moletages en losange offrent une excellente surface de préhension multidirectionnelle, ce qui les rend idéaux pour les vis à oreilles, les poignées d'outils et les boutons de réglage. Ce motif peut être obtenu à l'aide d'une seule molette avec un motif hélicoïdal (appliqué plusieurs fois) ou, plus couramment, d'un porte-molette à deux molettes où les molettes sont inclinées pour produire les lignes qui s'entrecroisent en une seule passe.

3. Moletage incliné : Ce motif se compose de lignes parallèles qui courent en biais (hélicoïdal) par rapport à l'axe de la pièce, mais elles ne s'entrecroisent pas. Ceci est généralement obtenu à l'aide d'un porte-outil à une seule molette. Les moletages inclinés offrent un aspect distinctif et sont utiles lorsque la prise doit être directionnelle, bien qu'ils soient moins courants que le motif en losange.

Pas et TPI : Le pas d'une molette fait référence à la distance entre deux points correspondants sur les dents de moletage adjacentes. Il est souvent mesuré en TPI (Threads Per Inch) dans le système impérial ou en module (mm) dans le système métrique. Les outils de moletage sont disponibles dans une variété de pas, généralement désignés comme fin, moyen ou grossier. Le choix du pas est crucial, car il affecte à la fois l'apparence et l'efficacité de la prise. Un pas plus fin donne une surface plus lisse mais une prise plus faible, tandis qu'un pas grossier offre une prise maximale mais se traduit par une sensation et une apparence plus rugueuses. La sélection du pas correct est également essentielle pour le moletage par formage, car certains pas peuvent ne pas s'emboîter correctement avec le diamètre de la pièce, ce qui entraîne un double suivi ou un motif inégal.

Sélection des matériaux et défis du moletage

L'usinabilité du matériau a un impact significatif sur le processus de moletage.

• Matériaux ductiles : Les matériaux comme le laiton, l'aluminium et l'acier doux sont généralement faciles à moletage en utilisant la méthode du moletage par formage car ils sont très malléables et se déforment facilement sous la pression. Ces matériaux permettent au métal de s'écouler facilement dans le motif souhaité.

• Matériaux plus durs : Les aciers trempés et certains aciers inoxydables sont beaucoup plus difficiles à former. Ces matériaux nécessitent généralement la méthode du moletage par coupe, qui utilise des outils plus tranchants et moins de pression pour enlever le matériau par copeaux plutôt que de le pousser de côté. Tenter de moletage par formage des matériaux durs peut entraîner une usure excessive des outils, une mauvaise définition du motif et une éventuelle rupture de l'outil de moletage ou de la pièce.

Principaux défis :

1. Double suivi : Cela se produit lorsque la molette ne s'aligne pas parfaitement avec le motif déjà commencé, ce qui entraîne un effet flou ou de double image. Ceci est souvent résolu par un alignement correct, en s'assurant que le pas de l'outil est compatible avec le diamètre de la pièce, ou en utilisant un porte-outil de moletage à centrage automatique.

2. Usure de l'outil : L'immense pression impliquée dans le moletage par formage provoque une contrainte importante sur les molettes. Le choix de molettes en acier rapide ou à plaquettes carbure de haute qualité est essentiel pour une longue durée de vie de l'outil, en particulier lors du travail avec des matériaux durs.

3. Bavardage : Les vibrations pendant le processus peuvent provoquer un motif incohérent. Pour atténuer le bavardage, il est essentiel de s'assurer que le tour est rigide, d'utiliser un liquide de refroidissement approprié (pour réduire la friction et la chaleur) et de maintenir la vitesse de broche et la vitesse d'avance correctes.

Applications et spécifications

Le moletage est largement utilisé dans de nombreuses industries pour des raisons fonctionnelles et esthétiques.

• Ergonomie et fonctionnalité : Les surfaces moletées se trouvent sur les corps de microphones, les instruments chirurgicaux, les lampes de poche, les haltères, les boutons d'outils de mesure et les composants de vélos (comme les axes de pédales) où une prise sûre et antidérapante est primordiale.

• Assemblage : Le moletage peut être utilisé pour fixer en permanence deux pièces. Lorsqu'un arbre est ajusté par pression dans un trou, les pics de moletage surélevés mordent dans le matériau d'accouplement, créant un ajustement serré à haute rétention. Ceci est souvent utilisé pour fixer de petites goupilles ou des inserts dans des boîtiers en plastique ou en métal plus tendre.

• Cosmétiques : Le moletage offre une apparence technique de haute qualité, souvent vue dans les produits haut de gamme ou les instruments de précision. Il peut également être utilisé pour réduire la réflexion de la lumière ou l'éblouissement sur les équipements optiques.

Une spécification de moletage appropriée doit toujours inclure les détails suivants : le type de motif (droit, losange), le pas/TPI, la longueur de la section moletée et le diamètre majeur final (le diamètre après le processus). En sélectionnant soigneusement le bon processus, le bon motif et le bon outillage, les fabricants peuvent transformer avec succès une surface lisse en un composant moleté fonctionnel, esthétique et précis sur le plan dimensionnel.