Copeaux de coupe des métaux expliqués : types, formation et effets sur l'usinage

Dans le processus de coupe des métaux en différentes formes et tailles, il y a une perte de matériau sous forme de copeaux. Différents processus de coupe entraînent la production de différents types de copeaux. Par conséquent, dans cet article, je vais vous montrer les différents types de copeaux que l'on peut trouver lors de l'usinage de différents matériaux.

Qu'est-ce qu'un copeau dans le processus de coupe des métaux ?

Afin de donner au métal une forme et une taille désirées, le métal en excès est retiré de la surface du métal à l'aide de divers outils et techniques de machine. Ce métal retiré et déformé est appelé un copeau.

Avant d'approfondir le copeau, jetons un coup d'œil aux terminologies de base utilisées lors de la coupe des métaux.

Face de dépouille :

C'est la face de l'outil de coupe utilisé.

Angle de dépouille :

• C'est l'angle entre la face de dépouille et la normale à la surface d'usinage.
• Un angle de dépouille plus élevé assure une meilleure coupe et réduit également la force de coupe.
• Mais, il peut être augmenté dans une limite car il réduit le soutien métallique disponible au niveau de la dépouille de l'outil et réduit ainsi la résistance de la pointe de l'outil ainsi que la dissipation de chaleur à travers l'outil.
• Il devrait être de l'ordre de 15 degrés et peut être zéro ou négatif lorsque nécessaire.

Angle de dégagement :

• C'est l'angle entre le dessous de l'outil (face de dégagement) et la surface usinée.
• L'angle de dégagement est donné pour que l'outil ne frotte pas ou ne gâche pas la surface du métal.
• Il augmente les forces de coupe et est donc utilisé de l'ordre de 5-6 degrés.
• Il est aussi appelé angle de dépouille.

Formation des copeaux :

• Lorsque l'outil entre en contact avec la surface du métal, une compression élastique puis une compression plastique de la face du métal en contact avec la face de dépouille de l'outil se produit. Cela développe un cisaillement et finalement le rendement ou la fracture commence.
• Finalement, le métal déformé ou le copeau s'écoule sur la face de l'outil et est enlevé.
• Le copeau sera enlevé et se déformera davantage en raison du frottement, selon les conditions de coupe.

Types de copeaux dans la coupe des métaux :

Il y a trois types de base de copeaux dans le processus de coupe des métaux :

1. Copeaux continus
2. Copeaux discontinus
3. Copeaux continus avec arêtes rapportées (BUE).

#1 Copeaux continus :

Lorsque les copeaux formés pendant l'opération de coupe sont sans aucun intervalle, ce type de copeaux est appelé copeaux continus. Ces copeaux sont formés lorsqu'un matériau ductile est coupé, par exemple, l'acier.

Raisons de la formation de copeaux continus :

• La vitesse de coupe doit être élevée : Pour la formation de copeaux métalliques continus, il est requis que la vitesse de coupe ou la vitesse de coupe doit être élevée. Si la vitesse est assez élevée, le nouveau matériau sera coupé avant la rupture du copeau.
• L'angle de dépouille doit être grand : Un angle de dépouille plus grand aidera à l'écoulement lisse des copeaux métalliques, créant ainsi des copeaux métalliques continus.
• Le matériau doit être ductile : La ductilité d'un matériau est l'un des facteurs les plus importants dans la production de copeaux continus. Plus la ductilité est grande, plus les copeaux continus seront produits.
• Le coefficient de frottement doit être aussi bas que possible : Si le coefficient de frottement est élevé, il y aura une grande quantité de chaleur produite qui rendra le matériau cassant et non approprié pour la production de copeaux continus.
• Profondeur de coupe : La profondeur de coupe pour produire des copeaux continus doit être faible. Si la profondeur de coupe est plus grande, elle tendra vers la rupture des copeaux. Effets des copeaux continus et meilleure finition de surface. En raison de la faible profondeur de coupe et de la vitesse de coupe élevée, la finition de surface obtenue est excellente dans le cas des copeaux continus.
• Faible consommation d'énergie : Un faible coefficient de frottement et l'utilisation de lubrifiant causent moins de puissance à être consommée pendant le processus de coupe des métaux dans le cas de copeaux continus.
• Meilleure durée de vie de l'outil : La durée de vie de l'outil de coupe augmente car le matériau est ductile, le frottement est faible et des lubrifiants sont utilisés.

#2 Copeaux discontinus :

Lorsqu'il y a une rupture ou une fracture des copeaux dans le processus de coupe des métaux, alors de tels types de copeaux sont appelés copeaux discontinus. Ces copeaux sont formés lorsque des matériaux fragiles comme la fonte sont coupés.

Raisons de la formation de copeaux discontinus :

• Faible vitesse de coupe : Une faible vitesse de coupe cause la fracture du copeau avant que l'outil de coupe n'avance. Cela cause la production de copeaux discontinus.
• Faible angle de dépouille : Un faible angle de dépouille pousse le copeau vers l'extérieur au lieu de le courber, produisant ainsi des copeaux discontinus.
• Des matériaux fragiles sont utilisés : Contrairement aux matériaux ductiles, les matériaux fragiles ont la tendance à se briser, ce qui entraîne la formation de copeaux discontinus.
• Forces de frottement élevées : Comme discuté précédemment, les forces de frottement élevées causent la génération de chaleur qui rend le matériau fragile, résultant en la formation de copeaux discontinus.
• Grande profondeur de coupe : À mesure que la profondeur de coupe augmente, l'épaisseur du matériau enlevé augmente également. L'épaisseur accrue du matériau le fait se briser, ce qui résulte en la formation de copeaux discontinus.

Effets des copeaux discontinus :

• Plus grand enlèvement de matière : Une plus grande quantité de matière est enlevée dans la formation de copeaux discontinus, ce qui est utile lorsqu'il y a une grande différence de taille entre la pièce et la dimension requise.
• Durée de vie de l'outil augmentée à basse vitesse : un faible angle de dépouille aide à augmenter la durée de vie de l'outil à basses vitesses.
• Les copeaux sont faciles à éliminer : Les copeaux discontinus sont faciles à manipuler et à éliminer, en raison de leur petite taille et peuvent être facilement remplis dans un conteneur pour être éliminés ou recyclés.

#3 Copeau continu avec arête rapportée (BUE) :

C'est le type de copeau continu formé lorsque le frottement entre l'outil et la pièce est très élevé. En raison du frottement et de la température élevés, une très petite quantité de matériau se soude sur le copeau.

Raisons de la formation de BUE :

• Haute température : La raison principale de la formation d'une arête rapportée est due à l'excès de température. En raison d'une température très élevée (supérieure au point de fusion du métal), une certaine quantité de métal se soude, causant une accumulation sur le copeau. Le reste des raisons sont responsables de la haute température.
• Frottement très élevé : La raison principale de l'augmentation de la température relative à l'outil et à la pièce est due au frottement élevé, qui devient à son tour la raison principale responsable de la formation de l'arête rapportée.
• Refroidissement insuffisant : Un autre facteur responsable de l'augmentation de la température est l'utilisation insuffisante de fluide de coupe. Le fluide de coupe utilisé est généralement un mélange d'huile et d'eau.
• Type de matériau : Pour la formation d'un copeau continu, il est nécessaire que le matériau soit ductile. Donc, dans les matériaux ductiles, il y a formation d'une arête rapportée.
• Petit angle de dépouille : Un petit angle de dépouille est l'un des facteurs dus auxquels il y a formation d'arête rapportée. C'est parce qu'il est requis pour la formation de copeaux continus.

Effets des copeaux continus avec arêtes rapportées :

• Durée de vie de l'outil augmentée : La durée de vie de l'outil est augmentée car le copeau qui se forme protège l'outil de la haute température, augmentant ainsi la durée de vie de l'outil.
• Finition de surface rugueuse : Il y a formation d'une surface rugueuse en raison de la présence d'accumulations sur la surface de travail.
• Consommation d'énergie accrue : En raison du petit angle de dépouille et de la grande profondeur de coupe, la consommation d'énergie est augmentée.

Résumé :

Dans le processus de coupe des métaux, trois types de copeaux sont formés. La formation de copeaux continus donne une excellente finition de surface qui a un impact positif sur la pièce.

La formation de copeaux discontinus a des impacts à la fois positifs et négatifs sur la pièce. La formation de copeaux continus avec arêtes rapportées a un impact principalement négatif sur la pièce.