Usinage des métaux :6 conseils pour percer l'acier inoxydable

Chaque machiniste devrait savoir travailler avec divers matériaux, mais il y a toujours place à l'amélioration. Voici quelques conseils et conseils pour percer l'un des groupes de métaux les plus difficiles, l'acier inoxydable, largement utilisé dans les applications médicales, aérospatiales et d'ingénierie générale.

En raison des variations d'usinabilité d'un alliage à l'autre, il peut être difficile de déterminer les avances et les vitesses optimales pendant les opérations de perçage. Cela est vrai pour n'importe quel groupe de matériaux, mais encore plus pour les aciers inoxydables. C'est parce qu'il y a un monde de différence entre le perçage de trous dans l'acier inoxydable 303 et 304, en particulier lorsque des additifs tels que le sélénium (303SE) ou le cuivre (304Cu) entrent dans l'équation, ce qui rend ces deux alliages d'acier inoxydable beaucoup plus faciles à couper.

Des exemples similaires existent ailleurs dans la famille des aciers inoxydables. Par exemple, l'acier inoxydable 416 est beaucoup plus usinable que le 440C, en particulier lorsque ce dernier est à l'état durci (comme le forage de trous dans les roches). Et même si les alliages à durcissement par précipitation (PH) tels que le 13-8 PH et le 15-5 PH relèvent du même parapluie que les autres aciers inoxydables, ils présentent des cotes d'usinabilité comparables à celles de certains superalliages.

Les métallurgistes expliqueront que ces différences sont dues aux diverses structures de grains et compositions chimiques au sein de cette vaste famille de matériaux. Ils indiqueront les teneurs en chrome et en nickel, deux déterminants clés de l'usinabilité, et parleront des quatre classes d'acier inoxydable, à savoir austénitique, ferritique, martensitique et duplex, qui présentent toutes des propriétés physiques et des caractéristiques d'usinage distinctes.

Et bien que tout cela puisse être intéressant d'un point de vue technique, cela a peu de poids pour quelqu'un qui pose la question fondamentale :quelle est la meilleure perceuse pour cette pièce en acier inoxydable sur laquelle je travaille, et à quelle vitesse dois-je l'exécuter ?

Steve George a quelques suggestions. Le directeur principal de l'ingénierie des produits mondiaux chez Kennametal affirme que le forage de trous productif commence avec le bon outil.

Conseil n° 1 :Optez pour des forets en carbure monobloc

"Les aciers inoxydables génèrent beaucoup de chaleur, et les forets en carbure monobloc sont non seulement plus résistants à la chaleur que l'acier rapide [HSS] et le cobalt, mais sont également plus durs et plus résistants", déclare George.

"Cela, et ils sont généralement équipés de liquide de refroidissement à travers l'outil", poursuit-il. « De ce fait, vous pouvez les pousser plus rapidement et de manière plus agressive, ce qui conduit à un processus plus efficace et, en fin de compte, à des bénéfices plus élevés par pièce. Cependant, les paramètres de configuration doivent le prendre en charge. Les ateliers utilisant des porte-outils moins rigides, des porte-outils usés ou mal entretenus et des machines-outils plus anciennes et plus lentes pourraient être mieux lotis avec HSS. »

Conseil n° 2 :Poussez plus fort

Keith Hoover, chef de produit régional chez Kennametal, ajoute que les éléments d'alliage de l'acier inoxydable le rendent beaucoup plus sensible à l'écrouissage.

"Les aciers inoxydables ont une résistance à la traction et à l'élasticité relativement élevée, donc si vous n'atteignez pas une certaine avance par tour, vous n'aurez pas le taux de pénétration nécessaire pour générer une puce appropriée", déclare Hoover. "Même avec un bon débit de liquide de refroidissement, vous pouvez créer par inadvertance une surface durcie et avoir du mal à passer. C'est pourquoi, selon le type d'acier inoxydable, je suggère généralement de commencer à l'extrémité inférieure de la plage de vitesse de coupe recommandée et d'utiliser une vitesse d'avance assez agressive."

Conseil n° 3 :soyez précis

Brandon Hull est entièrement d'accord sur le liquide de refroidissement à travers l'outil. Le vice-président de la gestion des produits et du développement commercial chez Guhring Inc. note que les aciers inoxydables sont généralement gommeux et collants. Cela peut conduire à un bord accumulé sur le foret qui finira par se détacher, emportant généralement une partie du carbure avec lui. Outre l'utilisation d'une alimentation adéquate en liquide de refroidissement, de préférence sous haute pression, la sélection d'un foret conçu pour le matériau spécifique de la pièce est essentielle.

"En règle générale, vous recherchez un tranchant plus net et un affûtage relativement léger", dit-il. "Avec le profil de goujure et la géométrie de pointe appropriés et un revêtement qui réduit la chaleur et favorise l'évacuation des copeaux, les forets en carbure sont indispensables pour les applications à volume élevé."

Dans cet épisode de la série de vidéos Tooling Up de MSC, des experts du travail des métaux et de la fabrication discutent de la santé de l'industrie manufacturière aux États-Unis :

Astuce n° 4 :Saisissez à droite

Hull entre dans le débat qui dure depuis des années sur les outils hydrauliques, mécaniques et frettés en déclarant que tous ces éléments sont parfaitement acceptables pour être accrochés à une perceuse au carbure, à condition que le support soit de haute qualité et bien entretenu. Il suggère également qu'il n'y a rien de mal avec une bonne pince ER.

"Je recommande généralement les supports hydrauliques, mais ER convient aux forets de plus petit diamètre, disons, tout ce qui fait trois huitièmes de pouce et plus petit", dit-il. « Cependant, je sais que les gens ont tendance à trop les serrer, ce qui crée des problèmes de concentricité. Utilisez toujours une clé dynamométrique et suivez toujours les recommandations du fabricant, car elles varient d'un fabricant à l'autre."

Astuce n° 5 :contrôlez les puces

Daniel Dominski, ingénieur d'application régional d'OSG Tool, offre des conseils similaires sur tous les fronts. Il souligne également quelque chose qui s'applique à la plupart des aciers inoxydables :les copeaux sont longs, filandreux et dangereux, et si vous ne les maîtrisez pas, vous ferez face à des temps d'arrêt inutiles en raison d'espaces de travail bloqués et de machines cassées ou de blessures corporelles dues à des coupures. .

"C'est l'un des plus gros problèmes avec l'acier inoxydable, et c'est généralement parce que l'atelier utilise une perceuse à usage général", explique Dominski. « Ils sont alors obligés de picorer, mais cela entraîne un écrouissage et une durée de vie réduite de l'outil. S'ils utilisent une perceuse spécialement conçue pour l'acier inoxydable, ils ont de bien meilleures chances d'obtenir ces copeaux enroulés bien serrés. Bien sûr, pour les matériaux vraiment gommeux, comme le 304L, ils peuvent également devoir réduire leurs vitesses de coupe ou augmenter la vitesse d'alimentation. Quoi qu'il en soit, personne ne devrait se contenter de nids d'oiseaux."

Conseil n° 6 :Faites le calcul

Le problème, comme l'attesteront de nombreux propriétaires d'installations de machines et responsables des achats, est le coût plus élevé du carbure. Ce point de vue est particulièrement répandu dans les lieux de travail de production d'emplois et d'autres fabricants à forte mixité et à faible volume. Encore une fois, le HSS est peut-être juste le ticket ici, mais Dominski et ses collègues s'accordent à dire que le carbure produit presque toujours un coût par pièce inférieur.

"Tant de gens sont encore bloqués sur le coût initial et ne voient pas l'avantage de dépenser l'argent supplémentaire pour le carbure", dit-il. « Mais je peux offrir plusieurs exemples d'ateliers qui paient l'outil pour un seul travail. Par exemple, nous avons récemment travaillé avec un atelier pour percer des trous de 4,42 millimètres dans de l'acier inoxydable 304, qui sont passés de 425 trous par outil à 4 000 avec du carbure, tandis qu'un autre client qui a percé du titane a multiplié par huit la durée de vie de l'outil. »

Ces exemples sont assez typiques, ajoute-t-il, et aucun d'eux ne mentionne la plus grande productivité du carbure, ce qui est significatif. Certes, ce n'est pas pour toutes les applications, mais sur l'acier inoxydable et d'autres matériaux durs, les forets en carbure monobloc sont une évidence.

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PERCER L'ACIER INOXYDABLE :LEQUEL DE CES 6 CONSEILS EST LE PLUS UTILE ?

Quelle est la meilleure façon de percer l'acier inoxydable, l'un des groupes de métaux les plus difficiles ?

Il existe une poignée de considérations importantes, de l'utilisation de forets en carbure monobloc à une bonne gestion des copeaux.

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