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RÉSUMÉ
Les performances et la rentabilité des aciers à outils sont très étroitement dépendantes de leurs critères de mise en œuvre et de leurs propriétés d’emploi. Dans le premier cas, il s’agira de facilité d’usinage ou d’aptitude aux traitements, et dans le second cas de ténacité, de résistance à l’usure sous toutes ses formes et de bonne tenue à la corrosion. Les conditions d’élaboration et les traitements permettent d’obtenir le nécessaire compromis entre une mise en œuvre relativement aisée pour des matériaux de grande dureté et une bonne tenue sous différents types de sollicitations.
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Robert LÉVÊQUE : Ingénieur Civil des Mines - Président d’Honneur du Cercle d’Études des Métaux, École Nationale Supérieure des Mines de Saint-Étienne
INTRODUCTION
Les performances et la rentabilité des aciers à outils utilisés dans différents domaines de l’industrie comme l’usinage, la mise en forme à froid et à chaud, le moulage de matériaux métalliques, d’emballages verriers, de caoutchouc et de plastiques, le filage et l’extrusion d’aciers, d’alliages d’aluminium, de cuivre et de titane, de plastiques et de pâte de cellulose, sont très étroitement dépendantes de leurs critères de mise en œuvre et de leurs propriétés d’emploi. Dans le premier cas, il s’agira de facilité d’usinage avec ou sans enlèvement de copeaux, de facilité de texturation ou de grainage de surfaces d’empreintes, d’aptitude au traitement thermique, à la rectification et au traitement de surface. Dans le second cas, il s’agira de ténacité (faculté de résister à de fortes sollicitations sans déformations ni rupture brutale), de résistance à l’usure sous toutes ses formes (abrasion, adhésion, délamination…) et de bonne tenue à la corrosion en milieu aqueux ou en bain fondu.
Les conditions d’élaboration (voie lingot associée à la refusion sous vide ou sous laitier, métallurgie des poudres), les techniques de forgeage et de recuit, le traitement thermique et le traitement de surface permettent d’obtenir le nécessaire compromis entre une mise en œuvre relativement aisée pour des matériaux de grande dureté et une bonne tenue sous différents types de sollicitations mécaniques et thermomécaniques, éventuellement en milieu agressif.
La modélisation des sollicitations en service des outillages a permis de mettre au point des essais de caractérisation des propriétés d’usage très proches des conditions d’utilisation. Ces différents essais d’évaluation de la ténacité, de la résistance à la déformation à froid et à chaud, de la résistance aux chocs, à la fatigue thermique et à l’usure ainsi que de la tenue à la corrosion en milieu aqueux ou en bain fondu constituent véritablement une aide au choix des nuances d’aciers pour un mode d’utilisation déterminé.
Cet article s’insère dans une série consacrée aux aciers à outils, citons également :
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VERSIONS
- Version archivée 1 de déc. 2003 par Robert LÉVÊQUE
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Critères d’emploi
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1. Critères de mise en œuvre
Pour plus de détails, nous renvoyons la lecture à la partie documentation de cet article intitulée « Critères de mise en œuvre ».
Pour résister aux sollicitations, d’ailleurs très diverses, qu’ils supportent au cours du travail, les outils doivent assurer les trois propriétés fonctionnelles suivantes :
-
un niveau de dureté élevé, à la température ambiante et également à chaud dans certains cas ;
-
une bonne résistance à l’usure, à la température ambiante et également à chaud ;
-
une ductilité suffisante, pour éviter les ruptures brutales.
Contrairement aux pièces mécaniques qui travaillent le plus souvent par toute leur masse, les outils sont souvent sollicités par leur périphérie et c’est donc en surface que ces trois propriétés doivent atteindre leur valeur maximale. Dans la plupart des cas, ce sont d’ailleurs les dégradations de surface qui limitent la durée de vie des outillages. On voit donc l’intérêt que peuvent présenter les conditions de mise en œuvre dans le cas des outillages et notamment :
-
l’usinage ;
-
le traitement thermique et le traitement de surface ;
-
la rectification ;
-
l’obtention d’une texture superficielle.
1.1 Usinage des ébauches
Le lecteur pourra utilement consulter l’article [M 725] dans le présent traité et les articles consacrés aux outils coupants[B 7 087] ...
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Critères de mise en œuvre
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - ODIN (Q.) - Usinabilité des aciers à matrices et à moules. – Journées d’Étude sur l’Usinabilité des Aciers Spéciaux - Centre Perfectionnement Techn. et Chambre Synd. Prod. Aciers Fins Spéciaux, Paris (1973).
-
(2) - HAMANN (J.C.), LE MAITRE (F.), FOUQUER (R.), DUPRE (L.) - Usinabilité à grande vitesse des aciers pour outillage : moules, poinçons, matrices - 37es journées du Cercle d’Études des Métaux, École des Mines d’Albi (mai 1998). Bulletin du CEM, n° 17, Tome XVI (mai 1998).
-
(3) - LE CALVEZ (C.), GUNNARSSON (S.) - Fraisage grande vitesse des aciers à outils à l’état traité (50-60HRC) - 37es journées du Cercle d’Études des Métaux, École des Mines d’Albi (mai 1998). Bulletin du CEM, n° 17, Tome XVI (mai 1998).
-
(4) - BAGARD (Ph.) - Outillages et formes complexes : bilans technico-économiques entre usinage à grande vitesse, usinage conventionnel et électroérosion - 37es Journées du Cercle d’Études des Métaux, École des Mines d’Albi (mai 1998). Bulletin du CEM, n° 17, Tome XVI (mai 1998).
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...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Basic Knowledge of High Speed Steels ERAMET, CD-ROM, June 2007,
HAUT DE PAGE
Moules et Outils 2007 et 2011, manifestations organisées conjointement par l’A3TS et le CEM tous les 4 ans en octobre à l’École des Mines d’Albi et reproduites ensuite dans les bulletins du CEM. Prochaine manifestation en octobre 2015.
http://www.a3ts.org/ et http://www.emse.fr/CEM/.
HAUT DE PAGE
NF-EN-ISO 4957 (mai 2000), Aciers à outils : norme internationale élaborée par le comité technique ISO/TC27, http://www.afnor.fr.
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QUIZ ET TEST DE VALIDATION PRÉSENTS DANS CET ARTICLE
1/ Quiz d'entraînement
Entraînez vous autant que vous le voulez avec les quiz d'entraînement.
2/ Test de validation
Lorsque vous êtes prêt, vous passez le test de validation. Vous avez deux passages possibles dans un laps de temps de 30 jours.
Entre les deux essais, vous pouvez consulter l’article et réutiliser les quiz d'entraînement pour progresser. L’attestation vous est délivrée pour un score minimum de 70 %.
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