Usinage d'aciers inoxydables et résistants à la chaleur

Caractéristiques de l’usinage

Ductilité. La plupart des aciers résistants à la chaleur sont très ductiles, ce qui les rend difficiles à couper. L’indice de ductilité est déterminé par le rapport entre la limite d'élasticité et la résistance à la traction. Plus ce rapport est faible, plus le matériau est ductile.

Lafaible conductivité thermique des aciers alliés entraîne des températures plus élevées dans la zone de travail et nécessite une sélection optimale du liquide de refroidissement qui, outre une évacuation efficace de la chaleur, doit faciliter la coupe et empêcher l’accumulation sur l’arête de coupe de la plaquette. Ce problème peut être résolu par l’utilisation d’un liquide de refroidissement spécial.

Laconservation de la dureté sous l’influence de températures élevées, combinée à l'écrouissage, entraîne une usure accélérée de l’arête de coupe et empêche l’utilisation d’une vitesse de rotation élevée.

Solution solide de deuxième phase. La présence d’une solution solide de la seconde phase dans la composition de l’acier avec des composés intermétalliques et de carbure extrêmement durs agit comme un matériau abrasif sur la surface de l’arête de coupe. L’outil s'émousse beaucoup plus rapidement.

Lafaible résistance aux vibrations est due à des processus de trempe inégaux au cours du processus de coupe — la déformation plastique dans l’usinage se développe différemment au début et au milieu du processus.

Optimisation du processus

Pour réduire l'émoussement de l’outil, il est possible de réduire les couches d’enlèvement de matière et l’avance de l’outil et d’augmenter la vitesse de rotation de la broche. Le traitement de surface à l’acide s’est avéré bénéfique, car il réduit le taux d’usure de l’arête de coupe. La sélection optimale des outils de coupe, les données de coupe optimales et la sélection correcte du liquide de refroidissement sont les conditions préalables à l’optimisation du processus.

Grades d’outils de coupe

Les alliages durs T30K4, T15K6, BK3 ont une dureté et une résistance à l’usure élevées. Les alliages T5K7, T5K110 sont plus ductiles mais moins résistants à l’usure. Enfin, les alliages BK6A, BK8 sont moins résistants à l’usure mais plus ductiles — ils ont fait leurs preuves dans les applications d’impact.

Plaquettes en carbure revêtues — TiC

Elles se distinguent par leur grande résistance à l’usure. Les propriétés de coupe des plaquettes en carbure sont considérablement affectées par divers traitements tels que la nitruration et la cyanuration. Le revêtement en nitrure de bore cubique est assez coûteux mais possède des propriétés vraiment uniques — il augmente plusieurs fois la dureté de l’arête de coupe.

Aciers résistants à la chaleur

Les nuances d’alliages durs suivantes sont utilisées: Р14Ф4, Р10К5Ф5, Р9Ф5, Р9К9. La lettre P dans la désignation indique que l’alliage appartient à la catégorie des aciers rapides. Dans ces alliages, on ajoute du cobalt et du vanadium, ce qui augmente considérablement la résistance mécanique de l’outil de coupe. L’utilisation d’alliages à grande vitesse permet d’accélérer considérablement le traitement des aciers alliés.

Application d’un liquide de refroidissement

Un liquide de refroidissement spécial prévient l’usure prématurée de l’outil, améliore les caractéristiques de coupe et la précision. Chaque type d’acier nécessite un liquide de refroidissement différent et son application dans la zone de travail. La méthode la plus efficace est celle qui permet une évacuation maximale de la chaleur de la zone de coupe. Dans ce cas, l’alimentation en liquide de refroidissement à haute pression, principalement sur la surface arrière de l’outil de coupe, la pulvérisation de liquide de refroidissement et, assez rarement, principalement dans les entreprises de défense, le refroidissement par dioxyde de carbone sont considérés comme très efficaces.

Le choix de la technologie de refroidissement

dépend des conditions d’usinage et des capacités technologiques de l'équipement. Le refroidissement à haute pression est la méthode de refroidissement la plus courante et peut être utilisé pour le tournage, le fraisage, la rectification, etc. Cette méthode est commune à de nombreux fabricants d'équipements, tant nationaux qu'étrangers. Le fluide est pulvérisé avec précision dans la zone de travail. Au contact du métal chauffé, il s'évapore rapidement, évacuant la chaleur et refroidissant efficacement la surface de travail. Cette méthode permet de multiplier par six la durée de vie de l’outil, ce qui a un impact évident sur le coût de la pièce à long terme.

Alimentation en liquide de refroidissement

L’apport simultané de liquide de refroidissement à la zone de coupe et à la zone de formation des copeaux est plus efficace, mais cela n’est pas toujours techniquement possible et peut nécessiter des modifications de l'équipement de traitement. Cette méthode de refroidissement est adaptée à la production de moyennes et petites séries.

Refroidissement au dioxyde de carbone

Le moyen le plus efficace de dissiper la chaleur de la zone d’usinage est bien sûr le refroidissement au dioxyde de carbone, qui refroidit la zone de coupe jusqu'à moins 79 °C. Cette méthode est toutefois la plus coûteuse et ne convient qu'à des applications individuelles. Elle est principalement utilisée dans l’industrie de la défense.

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