Bibliographie & annexes
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Auteur(s)
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Christian TROMBERT : Docteur en métallurgie - Responsable section Usinabilité - Centre de recherche d’Ugine CRU
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Le marché mondial des produits longs (billettes, fil machine, barres) en acier inoxydable s’élève aujourd’hui à près de deux millions de tonnes. Plus de la moitié de ces produits verront au cours de leur mise en forme au moins une opération d’usinage. Cet usinage peut être limité, entre autre pour les pièces forgées, mais il est aussi parfois très important, c’est le cas des pièces mécaniques. Ainsi, dans le décolletage, les coûts d’usinage sont à l’origine de la plus grande partie des coûts de revient des pièces finies et nous arrivons alors au paradoxe suivant : l’usinabilité se situe parmi les propriétés les plus importantes exigées des produits longs aciers inoxydables.
Cette usinabilité met en jeu plusieurs paramètres : bien sûr le matériau lui-même, mais aussi la machine sur laquelle le matériau va être transformé, les outils de coupe, le lubrifiant, pour ne citer que les paramètres les plus immédiats. Nous connaissons une évolution rapide de tous ces paramètres, en particulier du matériau, à tel point que la mauvaise réputation des aciers inoxydables en usinabilité devient de plus en plus injustifiée.
Nous rappellerons, dans une première partie, quelques définitions concernant l’usinabilité, ses critères d’appréciations et les diverses techniques d’usinage. Puis nous étudierons l’influence des propriétés physiques et métallurgiques du matériau sur son usinabilité, en prenant en compte les paramètres liés à la matrice et le rôle des inclusions. Enfin, nous reviendrons sur les outils de coupe pour montrer les perspectives nouvelles apportées par leur évolution rapide.
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Conclusion : des progrès continuels
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3. Évolution des outils
3.1 Adaptation des outils de coupe
Nous ne ferons ici qu’un tour rapide des outils existants et de leurs performances relatives.
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Les aciers rapides
Ce sont historiquement les plus anciens. Ils ont l’avantage d’être réaffutables. Ils ne tolèrent pas des vitesses de coupes élevées et perdent du terrain face aux carbures, même si des applications récentes avec revêtements ont été développées. Ces revêtements ont des efficacités variables et posent surtout le problème de leur disparition au premier réaffutage.
Ces outils sont aujourd’hui principalement utilisés pour les opérations difficiles telles que le taraudage, le brochage et le perçage fin.
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Les carbures
Ce sont des outils actuellement très utilisés. Ils sont essentiellement constitués de carbures de tungstène, de carbure de titane, de tantale ou de niobium et d’un liant qui est généralement le cobalt. La variation des proportions des différents éléments d’alliage peut leur donner des propriétés très différentes en dureté et tenacité. Toute la difficulté réside pour l’usineur dans le bon choix du compromis dureté/tenacité, qui doit dépendre du matériau usiné ainsi que de l’opération d’usinage.
La classification internationale ISO définit les classes de carbures selon le compromis résistance à l’usure/résistance aux chocs, ces deux propriétés étant antinomiques.
Ces carbures permettent d’accéder à des vitesses de coupe tout à fait raisonnables.
En outre, le développement de géométries de plaquettes adaptées aux aciers inoxydables a permis de faire de gros progrès dans la maîtrise du copeau.
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Les carbures revêtus
Les progrès dans ce domaine ont été spectaculaires pendant les dernières années. Les revêtements les plus courants sont :
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le nitrure de titane, réputé pour sa résistance à l’abrasion, il est souvent utilisé en dernière couche ;
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le carbure de titane, qui présente une bonne adhérence avec le substrat, mais a le défaut d’être fragile ;
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l’alumine, souvent utilisée en couche intermédiaire comme barrière de chaleur.
Les...
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Évolution des outils
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - VILNAT (M.) - Tournage : laser et jet d’eau en renfort, - Rev. Tech. mai 1993, p. 50 à 54.
-
(2) - HERITIER (B.) and al - Turning at Increasing Spead : a Convenient Method of Assess Machinability, - Proceedings of conference. Rosemont Illinois, sept. 92, ASM.
-
(3) - STELLRAM - * - Rapport interne Ugine-Savoie/STELLRAM.
-
(4) - BAYOL (J.), BIGNOLAIS (G.) - Usinage des aciers inoxydables : étude du tournage avec outils en carbure de tungstène revêtus, - Machines production, no 562, sept. 91, p. 21 à 30.
-
(5) - BLETTON (O.) - Usinabilité des aciers inoxydables, - Les Aciers Inoxydables, Les éditions de physique, 1990.
-
(6) - TAY (A.A.O.) - A review of methods of calculating machining temperature, - Journal of materials and processing technology,...
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