Comment choisir ses forets à métaux ?

Principales caractéristiques des forets à métaux

Avant de définir le foret le plus adapté au perçage, il est important de connaitre les caractéristiques du métal à percer. Une fois cette étape réalisée, il convient de choisir les caractéristiques du foret en fonction de celui-ci :

• L’angle de pointe est différent d’un foret à l’autre (90°, 120°, 135°, 140°, 145°), celui-ci doit être adaptée au métal à percer. Plus le métal est dur, plus l’angle de pointe est grand (plat). Cette caractéristique est relative au matériau du foret

• Les forets laminés constituent l’entrée de gamme. Pour toute utilisation régulière, il convient de s’équiper au minimum de forets rectifiés.

• Les forets HSS - Co 5 % (foret en acier rapide avec apport de cobalt) utilisés avec une huile de coupe et à faible vitesse, percent de nombreux métaux. Bon rapport qualité prix.

• Les forets en carbure monobloc constituent le haut de gamme et percent les métaux en profondeur.

La plupart des métaux peuvent être percés par n’importe quel foret bien affuté de qualité moyenne avec de l’huile de coupe et une vitesse de rotation adaptée. Différentes unités de mesure sont utilisées pour mesurer la dureté d’un acier, la dureté de Brinell est souvent mentionnée et s’exprime en newtons par millimètre carré : N/mm². Plus ce chiffre est haut, plus le foret est résistant.

Le foret à métaux, outil complémentaire de la perceuse, présente une forme hélicoïdale plus ou moins allongée. Sa queue est cylindrique ou conique (cône morse) et gravée au diamètre nominal jusqu'à 13 mm car généralement la capacité du mandrin d'une perceuse portative est limitée à 13 mm. Les perceuses à colonne professionnelles peuvent recevoir des mandrins et des forets à cône morse de plus gros diamètre.

La tête d'un foret est affûtée suivant un angle bien précis (118°/120°) pour optimiser l'attaque du métal à percer. Les lèvres sont faites pour couper tandis que le d'étalonnage ou la dépouille (dégagement incliné situé juste derrière la lèvre d'attaque), permet d'évacuer les copeaux de métal de façon optimisée.

Les forets à métaux sont classifiés selon le type de perçage ou d’usinage pour lesquels ils sont conçus, on les regroupe en dix catégories :

• Les forets cylindriques hélicoïdaux ;

• Les forets miniatures ;

• Les forets à centrer ;

• Les forets à pointer ;

• Les forets à cône morse ;

• Les forets à dépointer ;

• Les forets étagés ;

• Les forets coniques ;

• Les forets alésoirs ;

• Les trépans .

Les forets cylindriques hélicoïdaux

Le foret cylindrique hélicoïdal est le foret le plus connu et le plus répandu. Dénommé foret HSS (High Speed Steel) ou foret ARS (acier rapide supérieur), il peut être recouvert de nitrure de titane pour limiter la friction. La longueur du foret est déterminante dans la précision du perçage.

Un foret trop long risque la casse au moindre bourrage et comme ce sont les plus chers, il vaut mieux y regarder à deux fois avant de l'utiliser. A l'opposé, un foret trop court risque de casser dès que les spires sont noyées dans le métal épais.

Les forets à métaux rectifiés HSS-G

Les forets à métaux rectifiés HSS-G sont des forets affûtés sur la pointe et l’hélice ; conçus par taillage directement dans la matière à la fraise ou à la meule. Leur arête de coupe (goujures et lèvres) les rendent facilement reconnaissables car celle-ci n’est pas grise mais blanche et parfaitement symétrique. Performants et précis, les forets rectifiés acceptent une utilisation soutenue.

Les forets à métaux laminés HSS-R

Conçus par laminage à chaud, soit par déformation de la matière suite à un passage entre deux cylindres parallèles tournant l’un et l’autre en sens inverse, les forets à métaux laminés HSS-R disposent d’une hélice laminé-roulé et bénéficient d’un usage multiple ainsi que d’un affutage de précision.

Les forets miniatures

L'industrie horlogère, l'orfèvrerie et la mécanique de précision utilisent des forets miniatures de diamètre 0,05 mm à 2 mm.

La queue, pour être préhensible, est d'un diamètre de 1 mm à 2,5 mm. Inutile de dire que la manipulation et l'utilisation de ce type d'outil requiert la plus grande minutie et la présence d'un œilleton sur l’œil ! 

Les forets à centrer 

Foret court à simple ou double goujure hélicoïdale à gauche ou à droite. Le foret à centrer s'emploie pour placer une marque sur le métal à forer ou sur une pièce à tourner pour y loger la contre pointe du tour.

Existe en série courte, longue ou extra longue.

L'affûtage est disponible en forme A, B, ou R selon que l'on perce des aciers alliés ou non.

Les forets à pointer 

Le foret à pointer est un foret HSS court à simple ou double goujure hélicoïdale courte. Il dispose d'une queue cylindrique renforcée qui permet un serrage efficace dans le mandrin.

Destinés à réaliser des points de centre sur machines CNC, les forets à pointer sont également disponibles en forets miniatures.

Les forets à cône morse

C'est le foret HSS de perceuse à colonne, stationnaire ou radiale par excellence. Le cône est solidaire de la partie cylindrique du foret.

On trouve ce type de foret à partir du diamètre 5 mm (cône morse n°1) et jusqu'à 75 mm (cône morse n° 5). On peut adapter différents forets à cône morse sur la broche de la perceuse en jonglant avec les douilles de réduction. Il existe des forets de ce type en format long et extra long ainsi que des modèles étagés (usinage de blocs moteurs par exemple). Goujure H, N, ou P disponibles.

Un foret à cône morse avec trou d'huile central permet la parfaite lubrification en marche. Utilisé pour les perçages profonds en production. Durée de vie améliorée.

Les forets à dépointer

Foret cylindrique, à pointe de centrage.

Le foret à dépointer est destiné à éliminer les points de soudure sur tôles. 

Les forets étagés

Foret à queue cylindrique ou cône morse conçu pour percer, en une seule opération, à la fois un trou de vis noyé et le logement pour sa tête.

Le foret étagé existe en série courte et longue.

Les forets coniques

Le foret HSS à queue cylindrique ou 6 pans est idéal pour aléser rapidement des tôles de faible épaisseur. Le diamètre de départ passe très vite à un diamètre 4 à 6 fois supérieur : exemple Ø 4 à 14, Ø 5 à 20, Ø 5 à 31.

Précision relative du trou final. On trouve des modèles à goujure droite ou hélicoïdale.

Revêtement TIN sur certains modèles.

Les forets alésoirs

Le foret alésoir est utilisé pour calibrer un trou pré-percé avec un foret classique pour une précision mécanique (H6 par exemple).

L'hélice est à gauche ce qui permet de pousser les copeaux vers l'avant et protéger le fût ainsi alésé.

Les trépans

Le trépan est un outil spécialement conçu pour percer de grands diamètres dans des tôles de faible épaisseur. Il est composé d'un foret à centrer et de lames légèrement inclinées. Il est possible de découper des couronnes de tôle directement. Pour prolonger la durée de vie du trépan, il est important de percer à faible vitesse.

La scie trépan en acier rapide HSS ou en carbure fonctionne tout comme une scie cloche. La goujure ou rainure hélicoïdale sert à remonter les copeaux hors de portée de la tête jusqu'à la surface du matériau. De nombreuses variantes de profil de forets sont proposées pour des travaux spécifiques.

Pour percer les aciers alliés, la fonte, l'acier au carbone, il faut des forets capables de résister à la chaleur extrême. Ils ne doivent pas s'user prématurément. La norme européenne DIN 338 N régit la qualité et la qualification de ces outils coupants. On retrouve parmi ceux-ci :

• les forets en acier rapide HSS, nom de l'acier trempé capable de garder ses propriétés même à haute température ;

• les forets au cobalt (Co 5 à 8%) ;

• les forets avec carbure de titane ou de tungstène.

Un code couleur existe chez certains fabricants mais il n'est pas universel et ces derniers définissent leur propre code couleur.

Les forets en carbure de tungstène

Le carbure de tungstène confère au foret une résistance accrue et une dureté élevée, la combinaison de carbone et de tungstène produit un alliage très dense. Le composé fritté donne un métal plus ou moins dur, la qualité est relative au pourcentage.

Les forets titane

Le titane, en adjonction à un foret HSS, donne un alliage plus dur et d'avantage résistant. A retenir cependant que l’apport d’un élément se mesure en pourcentage et que sa proportion détermine son efficacité de contribution. En bref, quelques microns de titane n’améliorent pas forcément la qualité d’un foret. Attention aux appellations marketing peu scrupuleuses !

Les forets cobalt

Le cobalt, en adjonction à un foret en acier allié comme un HSS (le plus souvent 5 %), confère solidité et résistance et augmente la dureté du foret. Le cobalt maintient ses propriétés intrinsèques à une température plus haute que le titane, ce qui permet de percer à une vitesse plus élevée.

Les forets HSS ou acier carbure sont de plus en plus proposés avec un revêtement qui améliore leurs performances de coupe, leurs durées de vie et leur rapidité de perçage.

Les principaux revêtements sont :

• le TIN (nitrure de titane), dureté de 2100 HV ;

• le NCR (nitrure de chrome), dureté 2500 HV ;

• le TICN (carbonitrure de titane), dureté 3100 HV ;

• le TIALN (nitrure de titane et aluminium), dureté 3200 HV.

L'indice de dureté Vickers (HV) caractérise la dureté d'un matériau à partir d'un test de dureté, plus la valeur est élevée, plus le revêtement est dur. Le traitement et le procédé de fabrication influencent également et directement la qualité d’un foret.

Il existe 2 principaux types de queues pour les forets à métaux :

• La queue cylindrique de diamètre 1 à 15 mm série : extra courte DIN 1897 ; courte DIN 338 ; longue, DIN 340 ; extra longue, DIN 1869.

• La queue cône morse pour forets de 8 à 50 mm ou plus.

Les cônes morses se déclinent de n° 0 à n° 6. Selon la perceuse ou le tour, on peut utiliser des douilles de réduction pour adapter le foret conique à la broche de la perceuse.

La goujure est la rainure hélicoïdale présente sur une bonne partie de la longueur du foret.

Il existe plusieurs manières d'affûter un foret. Selon le type de travaux, on peut trouver des pointes aux angles d'affûtage et aux dépouilles spécifiques améliorant le rendement du perçage.

La profondeur de perçage peut être indiquée sur l'emballage. Elle s'exprime en multiples du diamètre concerné. Exemple : 6 x d. Ne dépassez pas cette mesure recommandée.

L’utilisation d’un foret à métaux se fait avec de l’huile de coupe, à vitesse réduite et à pression constante mesurée.

Un foret doit, pour un rendement optimal, être utilisé à la bonne vitesse. Pour calculer la vitesse en fonction du diamètre, reportez-vous à cette formule :

• N = 1000 X Vc / 3,14 x D

Voici la signification des éléments de la formule :

• N : nombre de tr/mn (réglage perceuse)

• Vc : vitesse de coupe linéaire indiquée par le fabricant du matériau à forer

• 3, 14 (π)

• D : diamètre du foret en présence

On garde à l'esprit qu'au-delà du diamètre 12 mm, il est conseillé de pratiquer un avant trou avec un foret de petit diamètre.

Lubrifiant et touret

Pour faciliter le forage pour tous ces types de foret à métaux, il est indispensable de lubrifier correctement le perçage. Les huiles de coupe solubles ou en aérosol sont indispensables pour optimiser le perçage des métaux et augmenter la durée de vie des forets.

Le touret à meuler est requis pour affûter les forets. Un adaptateur d'affûtage est un plus. Les machines à affûter sont aussi des auxiliaires précieux.

Classer ses forets de perceuse

Classer les forets par diamètre, par matière, est une démarche qui peut faire gagner beaucoup de temps. Les boites à forets, les racks sont très bien conçus pour trouver en un clin d'œil le foret dont vous avez besoin.

Percer l'acier en toute sécurité

Il est impératif de porter des gants et des lunettes de protection pendant le perçage. Les copeaux s'éjectent et ils sont brûlants et coupants comme des lames de rasoir. On ne les dégage pas à main nues !

Si vous avez des cheveux longs, portez un casque ou à minima une casquette, devant une perceuse à colonne. Le risque de trouver ses cheveux enroulés autour de la broche, est malheureusement bien réel.

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