Le polissage des métaux est une technique utilisée dans l'industrie manufacturière pour améliorer l'état de surface et l'attrait esthétique des surfaces métalliques. Si vous observez l'éclat d'une cuillère en acier inoxydable ou d'une main courante, vous pouvez clairement voir l'impact et le résultat du polissage des métaux. Le polissage des métaux peut donner au métal un aspect plus propre et plus “haut de gamme”.”
Bien que l'objectif premier du polissage des métaux soit d'améliorer l'aspect de la surface, il offre également de nombreux avantages fonctionnels. Dans cet article, nous aborderons l'utilisation du polissage des métaux, son processus, ses applications, ses avantages et sa comparaison avec d'autres méthodes de finition de surface.
Qu'est-ce que le polissage des métaux ?
Le polissage des métaux est un processus contrôlé qui améliore la finition de la surface d'un métal en éliminant ses petites irrégularités. Par irrégularités, nous entendons les rayures, les couches d'oxyde ou la rugosité naturelle que le métal reçoit après avoir été soumis à des processus de formage.
Techniquement, le polissage des métaux consiste donc à retirer une fine couche de la surface supérieure du métal afin d'obtenir une surface plus uniforme et plus lisse.
Pourquoi le polissage des métaux est-il pratiqué ?
Le polissage des métaux est principalement effectué pour réduire rugosité de la surface et d'améliorer les propriétés de la surface et l'aspect du métal. Parfois, dans certaines situations, l'objectif principal du polissage des métaux n'est pas d'améliorer la qualité de la surface. Il s'agit alors d'améliorer une propriété fonctionnelle importante. Le tableau ci-dessous donne une idée des propriétés que l'on peut obtenir grâce au polissage des métaux.
| Propriété | Comment le polissage des métaux l'améliore |
|---|---|
| Lissage de la surface | Réduit les irrégularités et les défauts en éliminant les micro-pics aigus. |
| Réflectivité | Réduit la diffusion de la lumière en créant une surface plus uniforme |
| Propreté et hygiène | Élimine les couches d'oxyde, les taches et autres contaminants Élimine les petits creux et les fissures où la saleté peut se loger. |
| Résistance à la corrosion | Réduit la corrosion par crevasses et piqûres, principalement en éliminant les zones anodiques localisées. Favorise la formation d'une couche passive plus uniforme |
| Préparation aux revêtements | Élimine les oxydes et les salissures de la surface Permet au revêtement d'avoir un bon contact avec la surface |
Cependant, le polissage des métaux ne permet pas toujours d'obtenir uniquement les propriétés susmentionnées. D'autres facteurs tels que la sélection des matériaux, le traitement, les conditions environnementales et d'exploitation, etc., jouent un rôle important dans la détermination du résultat final d'une propriété.
Types de procédés de polissage des métaux
Le polissage des métaux est principalement classé en trois catégories : mécanique, polissage chimique et électrochimique. Dans la pratique, de nombreuses industries utilisent une combinaison de ces méthodes de polissage, et le choix dépend également du type de métal, de la forme et du niveau de finition requis.
Polissage mécanique
Dans le processus de polissage mécanique des métaux, nous enlevons progressivement de la matière en pressant un matériau abrasif contre la surface du métal. Il s'agit de la méthode de polissage la plus courante dans l'industrie.
Il existe différents types de matériaux abrasifs que nous pouvons utiliser pour le polissage mécanique, tels que
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Papiers de verre et feuilles abrasives
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Bandes et disques abrasifs
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Roues de polissage (coton, feutre, sisal)
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Produits de polissage (coupe, intermédiaire, finition)
Le polissage mécanique est un processus en plusieurs étapes qui commence par une abrasion grossière et progresse progressivement vers un polissage plus fin. Par conséquent, nous avons ici un contrôle élevé sur la finition finale.
Polissage chimique
Le processus de polissage chimique utilise des réactions chimiques contrôlées pour améliorer la finition de la surface. Nous immergeons le métal dans une solution chimique spécifique qui réagit avec lui. La technique consiste à faire réagir la solution et à dissoudre les micro-pointes du métal plus rapidement qu'elle ne réagit avec les zones plus lisses.
Le polissage chimique permet de polir facilement des métaux aux formes complexes. Et surtout, il ne laisse pas de rayures visibles comme le polissage mécanique. Toutefois, les produits chimiques doivent être manipulés avec beaucoup de précaution et il faut s'attendre à une certaine perte de matière dans les zones lisses.
Polissage électrochimique (électropolissage)
L'électropolissage utilise un courant électrique et une solution électrolytique pour effectuer le polissage. Ici, l'installation fonctionne comme une cellule électrochimique et le métal joue le rôle d'anode. Lorsqu'un courant est fourni, l'anode est oxydée, ce qui entraîne une perte sélective de matériau, en particulier au niveau des micro-pointes.
Il s'agit d'un procédé très efficace, mais il est également coûteux et nécessite des installations spécifiques. C'est pourquoi cette méthode est principalement utilisée pour des applications de haute performance qui nécessitent une grande précision et une grande propreté.
Autres méthodes de polissage
Le polissage mécanique, chimique et électrochimique sont les trois principales méthodes de polissage largement utilisées dans l'industrie. Il existe également d'autres techniques moins populaires, telles que le polissage par vibration, le tumbling, le polissage magnétique et le polissage au laser. Ces méthodes nécessitent des outils spécialisés et ne sont généralement pas rentables pour des productions générales à grande échelle. C'est pourquoi elles ne sont utilisées que dans des applications de niche ou de haute performance.
Comment polir un métal : Processus de polissage des métaux étape par étape
Un processus complet de polissage des métaux ne se résume pas à un simple frottement ou à une abrasion agressive. Il s'agit d'une méthode complexe qui commence par la sélection de la méthode de polissage et la préparation de la surface, et s'étend jusqu'aux touches finales. Les paragraphes suivants expliquent étape par étape les procédures de polissage des surfaces, en prenant pour exemple le polissage mécanique dans l'industrie manufacturière.
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Inspection et choix de la bonne méthode de polissage : Au cours de cette étape, nous observons la surface métallique sous une lumière directe afin d'identifier les types et la gravité des défauts présents. Ensuite, nous choisissons la méthode de polissage la moins agressive et la plus efficace, en tenant compte des autres facteurs. Cette étape est importante, car l'application de méthodes inutilement agressives peut entraîner une aggravation des défauts.
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Nettoyage de la surface : Avant de procéder au polissage, il convient de rincer et de sécher correctement la surface à l'aide d'eau ou d'un solvant approprié afin d'éliminer la saleté, l'huile et les contaminants. Si cette étape n'est pas respectée, la saleté ou l'huile peut piéger les particules abrasives et provoquer de nouvelles rayures lors du polissage.
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Broyage : Pendant Rectification CNC, Dans un premier temps, nous enlevons le matériau de manière agressive à l'aide d'abrasifs grossiers. Étant donné qu'il s'agit de l'étape initiale, nous utilisons principalement le meulage pour éliminer les défauts les plus importants et le soudage ou le moulage pour réduire l'impact sur l'environnement. rugosité.
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Ponçage progressif: Ici, nous utilisons un ensemble de papiers ou de bandes abrasifs (classés de grossier à fin) pour affiner davantage le résultat obtenu par le meulage. Nous devons nous assurer que chaque étape élimine les rayures de l'étape précédente.
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Polissage: C'est l'étape où le métal reçoit la transformation visible en une surface lisse et brillante. Nous utilisons des abrasifs et des composés de polissage pour ce processus.
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Lustrage et nettoyage: Le lustrage est utilisé pour ajouter de la brillance et améliorer l'aspect de la surface. On utilise pour cela un disque ou un chiffon doux. Le nettoyage est également très important pour éliminer les résidus de polissage qui peuvent provoquer de nouvelles rayures. Il s'agit de la dernière étape de l'amélioration de la qualité.
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Protection de la surface: Parfois, une couche de protection ou une passivation est appliquée pour protéger la surface finie. Cette étape n'est pas obligatoire et dépend du matériau.
Grâce à ce traitement complet, nous pouvons fabriquer des produits métalliques de haute qualité et d'une grande attractivité.
Abrasifs utilisés pour le polissage des métaux
Les abrasifs sont les matériaux qui effectuent le travail de polissage dans le cadre du polissage des métaux. Ils sont disponibles en différentes granulométries et tous les abrasifs ne conviennent pas à tous les types de métaux. Il est donc essentiel de bien comprendre les propriétés des abrasifs.
Types d'abrasifs
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Abrasifs en oxyde d'aluminium : Ils sont largement utilisés pour le polissage de l'acier et de l'acier inoxydable. Les abrasifs en oxyde d'aluminium sont durables et leur pouvoir de coupe est modéré.
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Abrasifs en carbure de silicium : Les abrasifs en carbure de silicium sont plus tranchants et plus durs que l'oxyde d'aluminium. Ils sont principalement utilisés pour les métaux non ferreux, tels que l'aluminium, le laiton et le cuivre. Leur pouvoir de coupe est plus élevé que celui des oxydes d'aluminium, et le maculage de la surface est également très faible.
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Abrasifs diamantés : Les abrasifs diamantés sont utilisés pour les métaux et alliages très durs. Les abrasifs conventionnels sont généralement inefficaces pour ces types de métaux. Les abrasifs diamantés étant très coûteux, nous ne les utilisons que pour des applications de polissage de précision ou spécialisées.
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Abrasifs non tissés : Ils sont composés de fibres synthétiques imprégnées de fines particules abrasives. Ils sont principalement utilisés pour le mélange des surfaces, le polissage léger, ou lors de la réalisation de finitions satinées ou brossées.
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Composés de polissage : Les produits de polissage contiennent des particules extrêmement fines dispersées dans un liant de cire ou de graisse. Ils sont appliqués à l'aide de disques ou de tampons de polissage et sont principalement utilisés dans les étapes finales du polissage.
Sélection de la taille des particules et des grains
Un autre paramètre important qui affecte directement la qualité du polissage est la taille des particules abrasives. C'est ce que l'on appelle la granulométrie. Le taux d'enlèvement de matière et la nature de l'état de surface dépendent strictement de la taille des grains.
| Stade | Gamme de grains (FEPA - “P”) | Taille des particules | Objectif |
|---|---|---|---|
| Abrasion grossière | 40 - 120 | 400 - 150 µm | Élimine les rayures profondes, les marques de soudure et les défauts importants. |
| Abrasion moyenne | 150 - 400 | 150 - 40 µm | Lisse la surface et élimine les rayures grossières. |
| Abrasion fine | 600 - 1200 | 40 - 15 µm | Affine la surface et la prépare au polissage |
| Abrasion très fine | 1500 - 3000 | 15 - 5 µm | Élimine les micro-rayures et améliore le lissage de la surface |
| Produit de polissage | – | < 5 µm | Permet d'obtenir une finition de surface brillante et définitive |
Vous pouvez également constater que les nombres de grains les plus élevés correspondent à des tailles de particules plus fines. La conversion exacte diffère selon la norme, mais le schéma de variation reste le même. C'est pourquoi, pendant le polissage, nous passons toujours progressivement d'une granulométrie inférieure à une granulométrie supérieure.
Matériaux métalliques courants pour le polissage
Nous ne pouvons pas polir tous les métaux, car leur réaction au polissage peut varier en fonction de leurs propriétés. Pour pouvoir être polis, les métaux doivent avoir une surface stable, un comportement prévisible à l'abrasion et une résistance acceptable aux dommages de surface.
Les métaux industriels les plus couramment utilisés pour le polissage sont les suivants :
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Cuivre
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Laiton
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Titane
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Alliages de nickel
- Aciers au carbone
Ces métaux sont polis pour diverses raisons, notamment à des fins décoratives, pour améliorer leur fonctionnalité ou pour renforcer leur résistance à la corrosion. L'aluminium et l'acier inoxydable sont les métaux les plus utilisés dans l'industrie en raison de leur large éventail d'applications.
Polissage de l'aluminium
Aluminium est doux et peut obtenir une finition brillante en le polissant rapidement. Cependant, il peut aussi facilement s'étaler ou s'oxyder rapidement après le polissage. C'est pourquoi il est important de procéder avec soin et de prévoir une protection de surface adéquate.
Polissage de l'acier inoxydable
L'acier inoxydable est bien connu dans l'industrie pour son aptitude au polissage. Il est solide, durable et permet d'obtenir des finitions satinées/miroir de haute qualité. Le polissage de l'acier inoxydable permet également d'améliorer sa résistance à la corrosion.
Polissage des métaux et autres méthodes de finition de surface
Dans le domaine de la fabrication, comme l'usinage CNC et fabrication de tôles, Le polissage des métaux n'est que l'une des nombreuses méthodes de finition des surfaces. Parmi les autres traitements de surface courants figurent le meulage, le brossage, l'anodisation et le polissage électrolytique. Chaque méthode a des utilisations spécifiques et le choix d'une mauvaise méthode peut entraîner des coûts supplémentaires, des problèmes de taille ou ne pas fonctionner comme il se doit.
Le tableau ci-dessous compare le polissage des métaux à d'autres méthodes courantes de finition de surface utilisées dans l'usinage CNC et la fabrication de tôles.
| Aspect | Polissage des métaux | Broyage | Brossage | Anodisation | Électropolissage |
|---|---|---|---|---|---|
| Objectif principal | Améliorer le lissage et l'aspect de la surface | Enlever les matériaux et les défauts majeurs | Créer une texture directionnelle uniforme | Amélioration de la résistance à la corrosion et de la couleur | Amélioration de la microlisse et de la propreté |
| Enlèvement de matériaux | Très faible (microns) | Hauteur (peut être en millimètres) | Faible à modéré | Minimal (formation d'une couche d'oxyde) | Faible et uniforme |
| Effet sur les dimensions | Minimale si elle est contrôlée | Important | Faible | Négligeable | Faible |
| Finition de surface typique (Ra) | Faible Ra, lisse jusqu'à la finition miroir | Ra élevé, surface rugueuse | Medium Ra, finition satinée | Dépend du prétraitement | Très faible Ra |
| Apparence visuelle | Lisse, brillant, réfléchissant | Ternes avec des rayures visibles | Mat ou satiné avec des lignes fines | Mat ou coloré | Lumineux, lisse |
| Netteté des arêtes | Les bords peuvent être arrondis s'ils sont trop polis | Enlève les bords de manière agressive | Préserve mieux les bords | Pas d'enlèvement des bords | Préserve bien la géométrie |
| Complexité du processus | Modéré | Faible | Faible | Modéré | Haut |
| Niveau de coût | Moyen | Faible | Faible à moyen | Moyen | Haut |
| Applications typiques | Pièces métalliques décoratives et fonctionnelles | Enlèvement des soudures, nivellement de la surface | Panneaux, boîtiers, appareils | Pièces en aluminium résistant à la corrosion | Pièces médicales, alimentaires et de haute pureté |
Quand choisir le polissage des métaux
Le polissage des métaux est recommandé lorsqu'une surface lisse, brillante ou de haute qualité est requise. Il est souvent utilisé comme étape de post-traitement pour éliminer les marques d'usinage, les cordons de soudure et les imperfections mineures de la surface, tout en conservant la précision des dimensions.
Pour les applications nécessitant une finition mate ou résistante aux empreintes digitales, le brossage est généralement une meilleure option.
Lorsque la résistance à la corrosion ou la coloration est requise, le polissage des métaux est généralement combiné à l'anodisation.
Pour les applications exigeant une rugosité et une propreté de surface extrêmement élevées, le polissage électrolytique reste supérieur au polissage mécanique, malgré son coût plus élevé.
Défauts courants du polissage des métaux
Même si le polissage lui-même est une méthode de réduction des défauts de surface, il peut également créer des défauts supplémentaires sur le produit. En particulier lors du polissage mécanique, il y a une forte probabilité de conserver des lignes et des rayures sur la surface si le processus n'est pas effectué correctement.
Les défauts de polissage les plus courants sont les suivants
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Motifs tourbillonnants: Il arrive que des motifs circulaires apparaissent sur la surface après le polissage. Ces motifs sont appelés "swirls" (tourbillons) et se forment en raison de l'encrassement des tampons, de l'application d'une pression trop forte ou du passage à des granulométries intermédiaires.
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Surface nuageuse: Ce phénomène peut être dû à des résidus de pâte à polir, à l'utilisation trop précoce d'une pâte plus fine ou à un ponçage incomplet.
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Rayures profondes aléatoires: La principale raison de ce défaut est la contamination par une seule particule grossière. Parfois, des vêtements sales ou des particules métalliques traînant sur la surface peuvent également provoquer ce défaut.
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Marques de brûlure (décoloration): Si nous utilisons des vitesses plus élevées ou si nous appliquons rapidement un frottement important, la surface peut être brûlée par la chaleur générée. Cela peut également se produire si l'on continue à polir un point pendant trop longtemps.
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“Aspect ”peau d'orange: Cet aspect apparaît lorsque le métal n'est pas uniformément aplati avant le polissage.
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Arrondi des bords (perte de caractéristiques tranchantes): Le polissage excessif est la principale cause de ce défaut. L'utilisation de meules douces trop agressives ou le fait de ne pas masquer les bords peuvent également entraîner l'arrondissement des bords.
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Brillance inégale: Lorsque l'aspect n'est pas uniforme sur l'ensemble du métal, cela nuit à l'attrait visuel. Cela est dû à un ponçage incohérent, à une pression inégale ou à l'utilisation de composés sans nettoyage adéquat.
La plupart des défauts susmentionnés sont dus à des problèmes de ponçage. Le ponçage étant une étape séquentielle en plusieurs étapes, la sélection incorrecte de la granulométrie ou l'omission d'étapes sont les principales causes des défauts susmentionnés. Tous ces défauts peuvent être évités, dans une certaine mesure, si nous suivons le processus avec soin.
Applications des pièces métalliques polies
Le polissage des métaux est largement utilisé dans diverses industries pour obtenir un aspect visuel de première qualité des métaux et améliorer leurs propriétés fonctionnelles. Les principales applications du métal poli sont les suivantes
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Composants architecturaux
Les parties métalliques brillantes et réfléchissantes que nous voyons dans les mains courantes, les garnitures de portes, les panneaux, les éléments décoratifs, etc. sont créées par des métaux polis. Le polissage améliore également leur résistance aux taches et réduit les impacts dus à l'exposition à l'environnement.
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Composants automobiles
CNC automobile Les composants tels que les jantes, les systèmes d'échappement et les garnitures sont formés à partir de métal poli. Le polissage est principalement effectué sur ces composants afin d'en améliorer l'aspect et de réduire le frottement superficiel des pièces mobiles.
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Équipements médicaux et de soins de santé
De nombreux outils médicaux, tels que les instruments chirurgicaux, les implants et les équipements hospitaliers, sont constitués de métal poli (principalement de l'acier inoxydable ou du titane). Le but du polissage est d'obtenir des surfaces lisses et nettoyables. Le polissage réduit les zones où les bactéries peuvent s'accumuler et permet également de respecter des normes d'hygiène élevées.
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Outils et machines utilisés dans les industries alimentaires et pharmaceutiques
Dans ces deux secteurs, les surfaces en acier inoxydable poli sont principalement utilisées pour produire des équipements destinés à la fabrication de produits alimentaires et de médicaments (par exemple, des conteneurs, des arbres, etc.). La prévention de la contamination et la facilité de nettoyage sont les deux principaux objectifs de l'application du polissage à ces matériaux.
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Composants pour l'aérospatiale et l'aviation
Dans ces industries, l'objectif principal du polissage est l'amélioration fonctionnelle. Le polissage permet d'améliorer la précision des dimensions, de réduire la rugosité de la surface, d'améliorer la résistance à la fatigue et d'obtenir des performances fiables dans des conditions de contraintes et de températures élevées.
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Outils de fabrication, moules et matrices
Lorsque les moules et les matrices utilisés pour la fabrication sont correctement polis, il est beaucoup plus facile de libérer les produits. Il améliore également l'état de surface des pièces moulées et augmente la durée de vie des outils.
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Marine et Offshore Applications
Le polissage contribue à réduire les sites d'initiation de la corrosion en réduisant les crevasses et les défauts aigus sur la surface du métal. Il améliore la résistance à l'exposition à l'eau salée de la quincaillerie marine, des raccords et des composants structurels.
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Bijoux et produits de consommation
Les bijoux, les montres, les couverts et les boîtiers électroniques très brillants sont toujours fabriqués à partir de métaux correctement polis. C'est ce qui explique leur texture très lisse et leur aspect haut de gamme.
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Électricité et Composants électroniques
Le polissage peut améliorer le contact électrique et réduire la résistance des systèmes électroniques. En outre, il améliore également l'aspect de surface des produits.
Conclusion
Le polissage des métaux est un processus de finition de surface essentiel dans la fabrication moderne. Lorsqu'il est appliqué correctement, il offre des avantages esthétiques et fonctionnels. Fabricants peuvent obtenir la qualité de surface souhaitée tout en maintenant la précision dimensionnelle et la rentabilité en comprenant le processus de polissage, les méthodes applicables, les propriétés des matériaux et les limites.
Si vous recherchez des services fiables d'usinage CNC ou de fabrication de tôles avec un support professionnel de polissage des métaux, notre équipe d'ingénieurs est prête à vous aider.
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FAQ
Quelle est la quantité de métal enlevée lors du polissage ?
Lors des étapes de polissage fin, seuls quelques micromètres sont perdus. Cependant, la plus grande partie de la perte de matière se produit lors des étapes de meulage et de ponçage. Cet enlèvement peut atteindre quelques millimètres et dépend de la gravité des défauts que présente le métal à l'origine.
Le polissage modifie-t-il les propriétés mécaniques ?
Il ne modifie pas de manière significative les propriétés mécaniques globales. En revanche, il modifie les propriétés mécaniques liées à la surface, telles que la concentration des contraintes, le frottement, la résistance à la fatigue, etc.
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Par Stephen Musau
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