Les éléments du progrès : le tungstène (3)

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Les éléments du progrès : le tungstène (3)

Publié le 17 janvier 2021
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Par Tony Morley.
Un article de HumanProgress

Isolé pour la première fois en tant que métal en 1783, le tungstène a eu un impact considérable sur le progrès humain. À partir de 1904, il a fourni un matériau métallique à l’éclairage à incandescence. L’intérêt de son utilisation dans les ampoules électriques était tel qu’il n’est supplanté que maintenant par des moyens d’éclairage plus efficaces.

On ne peut guère exagérer la valeur d’un éclairage propre et peu coûteux. En 1900, quatre ans avant l’avènement de l’éclairage au tungstène, le coût d’un million de lumens/heure de lumière artificielle tournait autour des 285 dollars d’aujourd’hui. Au milieu des années 2000, il était tombé à moins de 3 dollars.

Les propriétés uniques du tungstène en font un métal d’une immense utilité pratique aussi bien en tant qu’outil que comme matériau incorporé.

Le tungstène (ou wolfram, d’où son symbole chimique W) a un point de fusion étonnamment élevé de 3414°C. Il est aussi extrêmement dense.

Ces propriétés lui ont permis d’être utilisé dans un large éventail d’applications industrielles et commerciales notamment dans le domaine aérospatial ainsi que dans les équipements de laboratoires et militaires.

Les inserts renforcés en carbure de tungstène (un composé chimique contenant à parts égales des atomes de tungstène et de carbone) sont essentiels dans le forage et le broyage par rotation et percussion, contribuant ainsi à fournir à la civilisation humaine du pétrole, du gaz, et des métaux et minéraux d’extraction minière.

Mais c’est probablement dans l’outillage que le tungstène se montre le plus utile.

L’histoire des produits manufacturés est celle des machines et de la recherche de procédés de fabrication plus précis et efficaces. Depuis longtemps, nous avons des capacités en génie mathématique et théorique avancés. Malheureusement, il nous manque la faculté de donner corps à beaucoup de nos concepts avant-gardistes.

L’ère de l’usinage de précision a vraiment commencé en 1776 quand l’industriel anglais John Wilkinson a aidé James Watt à développer un cylindre pour machine à vapeur. Wilkinson avait des connaissances sans équivalent en matière de production d’objets en fer, en particulier les canons.

Avec un outil de coupe en acier trempé, il a pu tirer d’un énorme bloc de fer un cylindre d’une précision suffisante pour retenir la vapeur sur le piston du moteur.

Ainsi, Watt a pu considérablement augmenter l’efficacité de sa machine, contribuant ainsi à donner naissance à la révolution industrielle.

À mesure que celle-ci avançait, progressait notre capacité à produire du fer, de l’acier et autres métaux et alliages très solides, de meilleure qualité et résistants à l’usure. Ces avancées ont créé à la fois des opportunités et des défis techniques.

Des matériaux plus durs et plus abrasifs, ainsi que des procédés de production et des vitesses de coupe plus rapides, exigeaient des machines-outils d’une dureté, d’une résistance et d’une durabilité maximales

Les premiers composés de carbure de tungstène ont été développés vers la fin du XIXe siècle et on a continué à les perfectionner tout au long des XXe et XXIe siècles. Les outils au carbure de tungstène permettent de couper plus rapidement des matériaux plus durs tout en réduisant leur remplacement, les temps morts et les coûts associés.

Les inserts au carbure de tungstène des outils et machines sont créés en combinant du carbure de tungstène et, souvent, du cobalt, réduits en poudre fine avec un liant organique exclusif, le tout finalement fritté, un procédé qui consiste à faire durcir cette poudre sous une température élevée pendant un long moment.

Les outils de coupe modernes sont fabriqués en compactant sous une pression énorme du tungstène, du cobalt et d’autres matériaux à l’état de traces. Les ébauches compactées sont ensuite portées à une température telle que le liant organique est fondu, laissant alors un outil de coupe ultra dur.

Après une rectification au diamant pour obtenir les cotes appropriées, les outils de coupe finis servent à de l’usinage à grande vitesse et à la fabrication de pièces de fonctionnement dans des usines et des laboratoires du monde entier.

Combinées à la Commande Numérique par Calculateur (c’est-à-dire la commande automatisée des outils d’usinage tels que les perceuses, les aléseuses et les tours), les plaquettes de coupe en carbure de tungstène constituent la base mécanique de presque toutes les fabrications de précision du monde – des moteurs à combustion interne aux moteurs électriques des véhicules, des trains d’atterrissage des avions aux turbines électriques qui font marcher notre civilisation.

En fait, aucun autre métal n’a eu un impact aussi important sur les procédés de fabrication en général.

De nos jours, les outils de coupe au carbure de tungstène sont utilisés dans la production de pointe des métaux dans tous les pays développés du monde. Les systèmes d’usinage CNC les plus élaborés peuvent régulièrement reproduire des pièces avec des tolérances de précision de seulement +/- 2 microns.

Si le tungstène n’a pas engendré l’ère de la fabrication mécanique de précision, il lui a néanmoins permis d’atteindre son apogée.

Sur le web– Traduction par Joel Sagnes pour Contrepoints

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