tournage en acier inoxydable
L'acier inoxydable est un matériau d'ingénierie courant, apprécié pour sa résistance, sa ténacité, sa résistance aux chocs et sa protection contre la corrosion. Cependant, sa transformation en objets fonctionnels nécessite des opérations d'usinage, de fabrication et autres procédés.
Parmi les différents usinage de l'acier inoxydable Parmi les procédés de tournage, on trouve la fabrication de composants cylindriques tels que des arbres, des tiges, des goupilles, des bagues et des cônes coniques.
Étant donné que de nombreux alliages inoxydables se comportent différemment lors du tournage, il est important de prendre en compte l'usinabilité, la compatibilité des outils et d'autres facteurs afin de garantir des composants sans défaut.
Cet article abordera les différents aspects du tournage de l'acier inoxydable, notamment les types d'acier inoxydable, leurs avantages et les défis potentiels liés à l'usinage.
Qu'est-ce que le tournage de l'acier inoxydable ?
Tournage conique
Le tournage est un procédé d'usinage CNC permettant de créer des formes à symétrie axiale (cylindriques, coniques, sphériques, etc.) et des caractéristiques de surface. Il est compatible avec tous les aciers inoxydables, y compris les aciers à outils trempés.
Les fabricants utilisent des tours à commande numérique ou des centres de tournage pour les opérations de tournage. Ces machines permettent d'obtenir une vitesse d'usinage élevée, une grande précision, une excellente finition et une répétabilité optimale sur plusieurs lots. Par conséquent, le tournage est techniquement et économiquement viable pour tous les volumes de production.
" En tournage, la pièce en acier inoxydable fixée à la broche de la poupée fixe tourne à haut régime et l'outil fixé au porte-outil se déplace. longitudinal ou transversal direction pour façonner la pièce. »
Les pièces usinées courantes en acier inoxydable comprennent les arbres de transmission, les vérins hydrauliques, les composants de pompes à carburant, les goujons et boulons, et les bagues.
L'acier inoxydable est-il difficile à tourner ?
Oui, l'acier inoxydable est difficile à usiner, comparé à de nombreux autres matériaux pour l'usinage CNC. Cependant, ce n'est pas aussi difficile que pour l'Inconel ou les alliages de titane. On peut usiner des aciers par commande numérique pour obtenir une grande variété de pièces hautes performances.
Par conséquent, l'usinabilité exacte (ou le niveau de difficulté de tournage) dépend de la nuance d'acier inoxydable. Par exemple, les aciers inoxydables SS 303 et 304 sont plus faciles à usiner que l'acier inoxydable PH 17-4.
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Le processus de tournage de l'acier inoxydable
Le tournage de l'acier inoxydable comprend plusieurs étapes qui doivent être exécutées avec soin. Il commence par la conception technique de la pièce souhaitée, suivie de la programmation, du réglage, du tournage et des finitions.
Examinons brièvement chaque étape.
- Conception technique: Créez un plan technique détaillé des pièces en acier inoxydable que vous souhaitez usiner, en précisant clairement leur forme, leur orientation, leurs dimensions, leurs tolérances et autres variables.
- Sélection du matériau: Choisissez une nuance d'acier inoxydable adaptée à l'usinage en fonction des exigences de votre application.
- Programmation FAO : Générez un programme CNC pour la conception que vous avez réalisée à l'aide d'un logiciel FAO approprié.
- Configuration de la machine: Fixez la pièce à usiner et installez l'outil dans la machine ; un porte-outil avec un porte-outil à faible porte-à-faux est recommandé.
- Opérations de tournage : Mettez la machine en marche et surveillez toutes les opérations de tournage.
- Post-traitement: Effectuer, si nécessaire, des opérations de ponçage, de microbillage, de polissage, de revêtement ou autres.
Quels sont les types d'acier inoxydable utilisés en tournage CNC ?
Les cinq principaux types de structures sont austénitiques, martensitiques, ferritiques, à durcissement structural et duplex. types d'acier inoxydable Utilisés en tournage CNC, les aciers les plus courants sont les 303, 304, 316, 416, 430 et PH 17-4.
Aciers inoxydables austénitiques
Acier inoxydable austénitique
L'acier inoxydable austénitique est non magnétique et contient du chrome, du nickel et du manganèse comme principaux éléments d'alliage, le carbone étant présent en très faible quantité.
Elle tire son nom de sa structure cristalline cubique à faces centrées, appelée austénite, qui lui confère une excellente ductilité et une bonne ténacité.
Bien que toutes les nuances AISI 200 et 300 appartiennent au groupe des aciers inoxydables austénitiques, ce sont principalement les nuances 303 et 316 qui sont populaires dans l'usinage.
Usinage de l'acier inoxydable 303
Comparé à d'autres aciers inoxydables, il présente une bonne usinabilité. En effet, le 303 est considéré comme l'acier inoxydable le plus facile à usiner pour toutes les opérations de tournage.
Usinage de l'acier inoxydable 316
L'acier 316 contient environ 2 à 3 % de molybdène supplémentaire, ce qui lui confère une meilleure résistance à la corrosion. Cependant, cela augmente également sa ténacité et son écrouissage, rendant son tournage plus difficile que celui de l'acier inoxydable 303.
Aciers inoxydables martensitiques
Les aciers inoxydables martensitiques sont disponibles avec des teneurs en carbone faibles ou élevées. Les nuances d'usinage, comme l'acier inoxydable 416, contiennent du phosphore et du soufre pour une meilleure usinabilité. Bien que la nuance martensitique offre une résistance mécanique supérieure à la nuance austénitique, sa résistance à la corrosion est moindre.
Aciers inoxydables ferritiques
acier inoxydable ferritique
Les aciers inoxydables ferritiques se caractérisent par une teneur élevée en chrome et une faible teneur en carbone. De ce fait, ils ne peuvent être durcis par traitement thermique, mais peuvent être recuits et présentent un bon rapport coût-efficacité.
L'acier inoxydable 430 est la nuance ferritique la plus couramment utilisée en usinage. Il offre une résistance à la corrosion modérée, supérieure à celle des nuances martensitiques, mais généralement inférieure à celle des nuances austénitiques.
Aciers inoxydables PH
17-4 PH SS
Les aciers inoxydables à durcissement par précipitation (PH) sont connus pour leur haute résistance et leur dureté, obtenues grâce à l'ajout d'éléments d'alliage comme le cuivre et le niobium, et à un processus de traitement thermique spécialisé, appelé durcissement par vieillissement.
L'acier inoxydable 17-4 est l'alliage inoxydable trempé le plus couramment utilisé en usinage. Il offre une bonne usinabilité avec des outils revêtus d'AlTiN et d'AlCrN.
Aciers inoxydables duplex
Les aciers inoxydables duplex sont composés de phases ferritiques et austénitiques, généralement en proportions égales. Ainsi, le fabricant peut tirer parti des propriétés de deux types d'acier différents avec des nuances duplex comme le 2205 et le 2507.
Le tournage de l'acier inoxydable duplex est couramment utilisé pour la fabrication de tuyaux destinés au traitement chimique, de composants de pompes, de vannes et de raccords.
Avantages de l'acier inoxydable
Les aciers inoxydables présentent plusieurs avantages en tant que matériau de fabrication, notamment leur résistance, leur résistance à la corrosion, leur résistance aux chocs, leur stabilité thermique et leur surface hygiénique.
Voici les cinq principaux avantages de l'acier inoxydable :
1. Haute résistance mécanique
Les aciers inoxydables sont résistants et offrent une résistance élevée à la compression et à la traction, tout en conservant un rapport poids/poids inférieur à celui d'autres types d'aciers.
2. Résistance à la corrosion
Lorsque les aciers inoxydables sont exposés à l'humidité, ils forment une couche protectrice d'oxyde de chrome qui contribue à prévenir la rouille et la dégradation.
3. Haute résistance aux chocs
C'est un matériau très résistant aux chocs, capable d'absorber les charges soudaines, les chocs mécaniques et les vibrations sans se rompre. L'acier inoxydable peut donc être utilisé pour les pièces de machines hautes performances et les composants structurels.
4. Surface hygiénique
Premièrement, de nombreux aciers inoxydables sont parfaitement adaptés au contact alimentaire et sont hygiéniques. Deuxièmement, ils sont faciles à nettoyer et à entretenir.
5. Performances à températures élevées
Les aciers inoxydables ne perdent pas leurs propriétés jusqu'à environ 980 °C, ce qui est avantageux pour les applications à haute température, telles que les aubes de turbines à gaz et les pièces d'aéronefs.
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Problèmes et défis du tournage de l'acier inoxydable
Affirmer que l'acier inoxydable présente une bonne usinabilité ne signifie pas qu'il est exempt de tout problème ou difficulté d'usinage. Lors du tournage, vous pourriez rencontrer des problèmes tels que l'accumulation de chaleur, l'écrouissage, la déformation de la pièce, la formation de copeaux longs, l'usure de l'outil et un état de finition médiocre.
Passons maintenant aux défis les plus importants, un par un.
Accumulation de chaleur
La gestion thermique représente un défi majeur lors du tournage de l'acier inoxydable. La faible conductivité de ce matériau entraîne un transfert de chaleur inefficace depuis la zone d'usinage, ce qui provoque une accumulation de chaleur lors des passages successifs de l'outil.
La chaleur peut provoquer l'usure de l'outil et affecter la résistance et la dureté de la pièce. Il est donc recommandé d'utiliser de l'eau, de l'huile ou des fluides de coupe semi-synthétiques.
Déformation de la pièce
Lors de l'usinage, une pièce en acier inoxydable peut se déformer pour deux raisons : un serrage excessif ou des forces de coupe et des avances inadéquates. Des forces excessives engendrent des contraintes internes, provoquant des microfissures.
Durcissement au travail
Les forces de coupe et le frottement élevés provoquent une déformation plastique de la surface du matériau traversé par l'outil, ce qui augmente sa dureté et sa résistance. Les aciers de nuances telles que le 304, le 201 et le 316 sont plus sujets à ce problème.
Défi d'enlèvement de copeaux
Élimination des copeaux d'usinage
Le tournage de l'acier inoxydable produit des copeaux longs et continus qui s'enroulent facilement, rendant leur évacuation difficile. Ils obstruent les zones d'usinage, entraînant des erreurs dimensionnelles et de finition. Dans certains cas, l'accumulation de copeaux peut même casser l'outil de tournage.
Mauvaise finition d'usinage
Finitions des pièces usinées CNC
Un outillage et une géométrie d'outil inadéquats entraînent de mauvais états de surface sur les pièces usinées en acier inoxydable. Par conséquent, le durcissement de la pièce dégrade davantage l'état de surface brut d'usinage du fait de l'augmentation de sa dureté.
Par conséquent, utilisez les paramètres de tournage, le liquide de refroidissement et les outils de tournage appropriés. Si l'outil présente la moindre usure, remplacez-le immédiatement.
Usure de l'outil de tournage
Dureté de l'acier inoxydable Sa dureté est supérieure à celle des autres matériaux couramment utilisés en usinage CNC ; certaines nuances atteignent 110 HRB. Par conséquent, l’usure des arêtes de coupe est plus rapide, ce qui entraîne des imprécisions dimensionnelles et une surface plus rugueuse. Pour pallier ce problème, utilisez des outils à revêtement dur et contrôlez régulièrement l’usure.
usinabilité de l'acier inoxydable et les facteurs influents
Si l'on prend l'acier AISI 1212 comme référence, l'usinabilité des aciers inoxydables varie de 30 à 70 % selon le type ou la nuance. Les aciers inoxydables SS 303, 430 et 420 sont plus faciles à usiner que les SS 304 et 316.
Examinons maintenant les principaux facteurs influençant l'usinabilité de l'acier inoxydable : dureté, conductivité thermique, ténacité, géométrie de l'outil, usure de l'outil et taux d'écrouissage. .
- Dureté: Les aciers inoxydables de plus haute dureté sont plus difficiles à usiner.
- Conductivité thermique: Une conductivité plus élevée signifie que la chaleur générée par les zones d'usinage est efficacement dissipée.
- Dureté: Si l'acier est dur, le risque de rupture et de déformation est plus élevé.
- Géométrie de l'outil : Pour une meilleure usinabilité lors du tournage de l'acier inoxydable, une géométrie d'outil appropriée est essentielle.
- Usure des outils : L'usure des arêtes de coupe rend le processus de tournage difficile ; il convient donc de les inspecter et de les remplacer régulièrement.
- Ecrouissage : Un taux élevé d'écrouissage réduit l'usinabilité de l'acier inoxydable.
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résumer
Le tournage de l'acier inoxydable est un procédé polyvalent utilisé pour produire des composants à symétrie axiale destinés aux secteurs de l'automobile, de l'aérospatiale, de l'agroalimentaire, du médical et à d'autres applications.
Le choix de l'outil (type, matériau et géométrie) et des paramètres de coupe et d'avance appropriés est essentiel pour obtenir précision et finition. Il faut également tenir compte du type d'acier inoxydable utilisé et des contraintes d'usinage associées.
Si vous recherchez des pièces tournées en acier inoxydable, notre service d'usinage d'acier inoxydable peut fournir des résultats adaptés à vos spécifications.
Nous disposons d'ateliers d'usinage de pointe équipés de tours CNC multi-axes, de fraiseuses, de centres de tournage, de rectifieuses, de machines d'électroérosion, de découpeuses laser et de divers instruments de contrôle qualité.
FAQ
L'acier inoxydable est-il difficile à tourner ?
Oui, l'acier inoxydable est difficile à usiner, comparé à l'aluminium et à d'autres matériaux CNC. Cela est dû à sa grande ténacité, sa rigidité et sa faible conductivité.
Quel est le métal le plus facile à tourner sur un tour ?
L'aluminium est le métal le plus facile à usiner sur un tour. Les alliages d'aluminium offrent une excellente usinabilité et permettent d'obtenir des tolérances et une finition très précises.
Que signifie « acier inoxydable guilloché » ?
Le terme « tournage sur acier inoxydable » désigne un procédé de tournage spécialisé pour l'acier inoxydable, qui produit une finition polie décorative avec un aspect distinctif.
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