Tournage : des nuances pour plus de flexibilité

Les améliorations dans le domaine du tournage des aciers peuvent aider les fabricants confrontés à des marchés de plus en plus imprévisibles, en raison de la pandémie de la Covid-19.

Rolf Olofsson, responsable produits chez Sandvik Coromant, explique comment les process de tournage diffèrent en fonction de la matière usinée, et comment la prise en compte de ces variations pourrait aider les fabricants à faire face aux incertitudes liées à la crise sanitaire.

Dans le contexte de cette pandémie et de ses conséquences pour l’industrie, les fabricants et ateliers d’usinage auront besoin de plus de flexibilité pour s’adapter aux changements engendrés par cette situation inédite. Comment peuvent-ils mettre en œuvre cette nouvelle forme de flexibilité ?

Pour les entreprises qui fabriquent des pièces en lots, la flexibilité concerne différents aspects, notamment la capacité à changer de lots plus rapidement, la réduction ou l’optimisation des stocks d’outils et la réduction des arrêts de production en raison du changement de plaquettes usées. Pour profiter de ces atouts, le choix des solutions et plaquettes de tournage des aciers est essentiel, car il joue fortement sur l’efficacité de la production. La majorité des fabricants savent que les nuances de coupe sont un paramètre important. Mais tous ne savent pas qu’il est aussi important de tenir compte du concept d’outillage dans son ensemble – plaquettes et nuances de coupe, système d’attachement, porte-outils – pour assurer une bonne production, réduire les coûts et améliorer la sécurité des process.

Mais cela s’applique-t-il pour l’usinage de matières tenaces ?

Chez Sandvik Coromant, ces matières comprennent le groupe ISO P dans lequel se trouvent les aciers alliés ou non pour lesquels les nuances GC4415 et GC4425 sont particulièrement bien adaptées. Pour obtenir des résultats optimaux, il est essentiel de comprendre les caractéristiques de chaque matière. Pour tous les fabricants, les objectifs prioritaires sont les mêmes : augmentation des débits copeaux et du nombre de pièces usinées par arête, réduction des temps de cycle et des gaspillages, et optimisation des stocks d’outils. Pour les fabricants, il est aussi important de pouvoir usiner différentes sortes d’aciers avec une seule et même nuance.

Si les objectifs sont simples, les matières du groupe ISO P ne le sont pas, dont les aciers présentent des caractéristiques variées, qui rendent l’usinage très diversifié. À l’opposé, les superalliages réfractaires du groupe S présentent tous une faible conductivité thermique, qui entraîne une forte élévation de la chaleur dans la zone de coupe, ce qui peut se traduire par une déformation de l’arête de coupe. Ce phénomène est relativement aisé à contrer. Par contraste, les propriétés multiples des matières du groupe ISO P compliquent la tâche.

C’est-à-dire ?

Il est possible qu’une même matière présente plusieurs caractéristiques, par exemple une grande ténacité typique des aciers faiblement alliés et une conductivité thermique atypique. Avec ce type de matière, il est difficile de trouver un outil suffisamment résistant aux formes d’usure qui seront occasionnées. L’usinage des métaux est différent de la mise en forme d’autres matériaux moins résistants, car les outils de coupe doivent former des copeaux en appliquant une pression importante. Cela provoque une élévation très importante de la chaleur, des frottements et des réactions chimiques qui entraînent une usure en cratère et une usure par diffusion. La pression elle-même est une cause d’usure des outils.

Comment atteindre ces objectifs ?

Pour les atteindre, il n’est pas possible de se contenter d’appliquer des conditions de coupe agressives, afin d’accélérer le processus. Bien sûr, dans l’immense majorité des applications, il s’agit de trouver un compromis satisfaisant, et, pour pérenniser l’activité tout en traversant les crises imprévues, la flexibilité est essentielle. Sandvik Coromant consacre d’importantes ressources à la recherche et au développement pour trouver des solutions aux défis rencontrés par les fabricants. C’est dans cet esprit que les nouvelles nuances pour le tournage des aciers GC4415 et GC4425 sont lancées.

Elles sont le résultat d’un travail poussé visant à produire une seconde génération de revêtements basés sur la technologie Inveio. La première génération de revêtements de ce type était une percée technologique, permettant de donner, aux cristaux de la couche d’alumine du revêtement des plaquettes, une seule et même orientation, afin d’améliorer la résistance à l’usure et la durée de vie.

Avec la seconde génération, le contrôle de l’orientation des cristaux a été encore amélioré et la résistance à l’usure a augmenté en conséquence. La résistance thermique et la ténacité sont aussi améliorées par cette nouvelle technologie, ce qui améliore le champ d’application des nuances et offre un atout significatif pour résoudre les difficultés liées au tournage des aciers ISO P et pour atteindre plus facilement les objectifs de production. Grâce à l’élargissement du champ d’application, la flexibilité augmente considérablement, tant pour les productions en grandes séries que pour les productions en lots.

Un de vos partenaires du secteur de la mécanique générale a effectué des essais avec la nuance GC4425 dans une application de tournage de galets de pression. Quels en ont été les résultats ?

Les essais portaient sur le tournage axial extérieur continu et la semi-finition. La vitesse de coupe (vc) appliquée était de 200 m/mn, l’avance (fn) de 0,4 mm/tr et la profondeur de coupe (ap) de 4 mm. Une nuance concurrente a permis d’usiner 12 pièces avant que la déformation plastique ne devienne trop importante. La nuance GC4425 a duré 50 % plus longtemps et son usure s’est avérée prévisible et stable.