L’usinage dans l’acier inoxydable

Cet article est un extrait de celui écrit par Christa Kettlewell pour l'entreprise Allied Machine & Engineering. Celle-ci dispose d’une expertise dans le perçage.

Contrairement à l’usinage des autres matériaux, l’usinage de l’acier inoxydable nécessite l’examen d’une myriade d’aspects avant de commencer le travail dans l’atelier d’usinage. Il faut non seulement consulter les spécialistes d’outils coupants et de liquides de refroidissement, mais aussi se pencher sur les capacités de la machine. En outre, il faut vérifier que les bons composants de l’outillage sont utilisés : géométries des outils de coupe, substrats et revêtements, type de liquide de refroidissement et pression du liquide de refroidissement, entre autres.

Usiner de l’acier inoxydable, un défi

Cependant, l’usinage de l’acier inoxydable présente de nombreux défis uniques, en raison de sa faible usinabilité – une cote d’usinabilité qui doit être surmontée pour tirer parti des nombreux avantages de l’acier inoxydable. L’acier inoxydable est proposé en différentes qualités basées sur des propriétés spécifiques. Ces qualités sont également réparties en groupes, en fonction des qualités métallurgiques. Les différentes familles d’acier inoxydable sont austénitique, ferritique, martensitique, durci par précipitation et duplex. Qu’il s’agisse d’usiner des corps de vannes pour l’industrie pétrolière offshore (acier inoxydable 410), des couvercles de pompes pour l’industrie agroalimentaire (acier inoxydable 316), des bagues pour l’industrie aérospatiale (acier inoxydable 17-4) ou des pompes pour l’industrie de l’eau et des eaux usées (acier inoxydable 304), la connaissance et la compréhension des différentes qualités et propriétés de l’acier inoxydable permettront aux opérateurs d’utiliser efficacement l’acier inoxydable et de surmonter ses difficultés lorsqu’elles se présentent.

L’un des plus grands défis de l’usinage de l’acier inoxydable est le contrôle des copeaux. Les éléments d’alliage, tels que le nickel, rendent l’acier inoxydable partiellement résistant à la chaleur, ce qui entraîne une difficulté à former un copeau et, par conséquent, une mauvaise évacuation des copeaux. Dans les applications typiques de découpe de l’acier, la chaleur est transférée dans le copeau de métal formé. Lors de l’usinage de l’acier inoxydable, les alliages de nickel résistants à la chaleur empêchent ce transfert de chaleur. Cela entraîne des températures de coupe plus élevées et des taux de détérioration de l’outil plus importants par rapport à l’usinage de l’acier ordinaire. En d’autres termes, la nature du matériau et sa grande élasticité rendent difficile la formation de copeaux et provoquent une usure importante de l’outil coupant.

Pour relever ces défis, il existe plusieurs moyens, dont la compréhension des conditions de la machine. Si le type de machine joue un petit rôle, l’état de la machine est plus primordial. Les opérateurs doivent se demander si la broche est rigide. L’alignement est-il raisonnable ou proche de zéro sur un tour ? La connaissance de ces facteurs peut être très bénéfique ou causer des problèmes importants lors de l’usinage de l’acier inoxydable. En outre, la lubrification par le centre de l’outil offre des avantages significatifs en termes de durée de vie de l’outil, par rapport à la lubrification par l’extérieur. Enfin, en raison de ses éléments d’alliage, il faut plus de couple et de puissance pour percer l’acier inoxydable que les matériaux typiques en acier ou en aluminium.

Ces défis dans les applications inoxydables peuvent également être résolus en travaillant avec une géométrie plus agressive pour tenter d’obtenir la formation du copeau. Dans l’acier inoxydable austénitique comme le 316, il est préférable d’utiliser une géométrie avec un angle de coupe plus élevé pour produire un copeau plus facile à gérer. Cependant, lorsque l’on travaille avec un matériau plus dur comme l’acier inoxydable PH, cette méthode n’est pas efficace. Dans ce cas, l’augmentation de l’angle de coupe entraîne un affaiblissement de l’arête de coupe, ce qui réduit la durée de vie de l’outil. Avec des matériaux plus durs, les aspects négatifs l’emportent souvent sur les aspects positifs.

Intérêt de l’acier inoxydable

Néanmoins, les avantages de l’acier inoxydable sont si nombreux qu’il est bénéfique de surmonter ces difficultés, lorsque cela est possible. La résistance à la corrosion est l’un des principaux avantages de l’acier inoxydable. Comme un certain nombre de qualités d’acier inoxydable sont très résistantes à la corrosion, c’est le matériau de choix dans les applications où les intempéries ou les matériaux corrosifs entrent en contact direct. Par exemple, dans le secteur de l’énergie, les câbles électriques qui traversent l’océan pour les parcs éoliens offshore sont fabriqués en acier inoxydable ou en alliage haute température, en raison de leur résistance à la corrosion, qui ne permet pas à l’eau salée de les endommager comme c’est le cas pour d’autres matériaux. De même, le forage en mer utilise l’acier inoxydable en raison des matériaux corrosifs et abrasifs qui sont pompés dans ces conduits. L’industrie alimentaire est un autre secteur où l’acier inoxydable est souvent utilisé. La composition en chrome de l’acier inoxydable, qui doit être d’au moins 10 %, est très résistante aux environnements oxygénés. Cela forme une barrière solide et non réactive à la surface de l’acier inoxydable, ce qui en fait un matériau de choix pour l’industrie alimentaire. Enfin, la solidité naturellement élevée de l’acier inoxydable, ainsi que sa résistance à la corrosion et aux intempéries, en font un matériau essentiel pour l’industrie aérospatiale, en termes de pièces de précision, de raccords et d’autres composants.

Un expert pour le perçage inox

Dans l’ensemble, l’acier inoxydable n’est pas un matériau que l’on peut amener dans un atelier d’usinage pour l’usiner immédiatement. Chaque aspect doit être examiné avant d’usiner l’acier inoxydable. Non seulement les opérateurs doivent bien comprendre les différentes qualités d’acier inoxydable et leurs propriétés, mais ils doivent également examiner les capacités de la machine. Oui, l’usure de l’outil et l’excellente formation de copeaux sont des défis auxquels on sera confronté lors du perçage de l’acier inoxydable. Heureusement, ces problèmes peuvent être gérés par une utilisation appropriée du liquide de refroidissement et un choix judicieux des géométries de lames, des revêtements et des substrats. Il est possible de faire les meilleures sélections, en consultant des experts en outils coupants, ainsi que des spécialistes du liquide de refroidissement. Allied Machine & Engineering propose ses outils et ses services techniques en matière de perçage et de finition de l’acier inoxydable.