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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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Lire l’articleINTRODUCTION
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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Aciers inoxydables et usinabilité
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1. Usinabilité − Aspects généraux
1.1 Définitions
L’usinabilité peut être définie comme l’aptitude d’un matériau à subir une mise en forme par enlèvement de matière. Les techniques d’usinage sont nombreuses, la plupart pouvant être appliquées aux aciers inoxydables. Nous les diviserons en deux catégories :
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Usinages par méthodes non traditionnelles
Ces méthodes sont classées en fonction des mécanismes physiques mis en jeu :
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méthodes thermiques, utilisant : les faisceaux d’électron, le plasma, le laser ;
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méthodes chimiques, entre autre la dissolution chimique, l’usinage électrochimique ;
-
méthodes mécaniques, à savoir les jets liquides avec abrasifs, les ultrasons.
Ces méthodes restent très marginales pour les aciers inoxydables de par leur faible productivité et leur difficulté de mise en œuvre.
Il est cependant intéressant de noter qu’un certain nombre de ces techniques peut venir en appoint des méthodes traditionnelles : c’est le cas de l’usinage assisté par laser, par ultrasons, ou encore avec une lubrification à haute pression .
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Usinages par outils coupants (méthodes traditionnelles)
Nous limiterons la suite de l’exposé à ces méthodes d’usinage, qui resteront pour longtemps encore le moyen privilégié d’usinage des aciers inoxydables.
L’enlèvement de matière par un outil coupant peut être obtenu par diverses méthodes, principalement fonction des caractéristiques géométriques de la pièce à réaliser : tournage, fraisage, filetage, perçage, alésage, taraudage, opérations de décolletage (chariotage, fonçage, tronçonnage, perçage, ... voir figure 1).
1.2 Critères d’usinabilité
Les...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(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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