5 embouts de coupe de métal pour les alliages haute température à base de nickel

Le nickel et ses cousins ​​en alliage sont difficiles à couper, mais la résistance à la corrosion et la solidité du nickel en font un matériau idéal pour de nombreuses applications, notamment dans l'aérospatiale et d'autres industries manufacturières clés. Obtenez des conseils clairs et concis sur la façon de travailler avec ce matériau essentiel et sur la façon de tirer le meilleur parti de vos outils de coupe.

En tant que numéro 28 sur le tableau périodique, le nickel a été isolé pour la première fois en 1751. Son nom vient de la croyance des mineurs allemands que le métal brun rougeâtre, connu alors sous le nom de "kupfernickel" (qui se traduit par "cuivre du diable") les rendait malades. . En réalité, leur maladie était causée par la grande quantité d'arsenic contenue dans le minerai qu'ils extrayaient des mines de cobalt de Suède.

Le nickel est un métal extrêmement important. Avec le chrome, c'est l'un des éléments d'alliage les plus essentiels, utilisé dans une grande variété d'aciers, d'aciers inoxydables et de superalliages. Il est solide, résistant à la corrosion et présente d'excellentes propriétés de résistance et d'impact. Les types courants d'alliages de nickel comprennent l'Inconel, l'Hastelloy, le Waspaloy, les aciers inoxydables dont 304, 316 et 17-4 et autres. Avec un outil tranchant et les bons paramètres de coupe, le nickel pur n'est pas très difficile à tourner ou à fraiser, bien que les alliages de nickel tels que le Ni-Span-C 902 et le Monel K-500 aient des cotes d'usinabilité de 15 % ou moins. Voici quelques éléments que vous devez savoir si vous travaillez actuellement ou êtes sur le point de travailler avec ce matériau difficile.

1. Gardez vos outils de coupe de métal pour les alliages de nickel revêtus et tranchants

Le nickel et ses divers alliages ont tendance à s'écrouir lors de l'usinage. Il existe plusieurs façons de lutter contre cela. Tout d'abord, l'outil de coupe doit avoir un râteau positif et une arête vive. Parce qu'il est moins cassant que le carbure, l'acier rapide peut bien fonctionner, bien que les vitesses de coupe dans ce cas doivent être maintenues assez basses, généralement à 100 pieds de surface par minute ou moins comme point de départ.

Selon l'alliage, un carbure revêtu de PVD de qualité supérieure offrira généralement la meilleure durée de vie et la meilleure productivité, bien que certains fournisseurs d'outils de coupe suggèrent la céramique ou le cermet comme alternative - soyez ouvert à leurs recommandations. Le CBN peut être utilisé sur du 17-4 PH durci et des alliages traités thermiquement similaires. Utilisez une plaquette ronde ou une plaquette avec un angle d'attaque positif dans la mesure du possible pour minimiser les encoches. Les fraises en bout à hélice variable et à flûte variable aident à briser les harmoniques qui conduisent au broutage. Si vous utilisez HSS, les forets doivent avoir un bord biseauté tranchant et une pointe fendue à 135 degrés. Gardez les outils affûtés et remplacez-les le plus tôt possible avant que la catastrophe ne se produise.

2. Restez rigide dans votre coupe d'alliage de nickel

Rendre les configurations aussi rigides que possible est un bon conseil pour toute application d'usinage, mais surtout pour les métaux super résistants comme le nickel et les alliages contenant du nickel. Pour les opérations de fraisage, un porte-outil fretté est souvent le premier choix, suivi de près par les mandrins de fraisage hydrauliques ou mécaniques. Laissez les porte-cadenas dans le coffre à outils. De même, le serrage hydraulique doit être utilisé autant que possible, quitte à investir dans de nouveaux étaux et mandrins. Les porte-à-faux doivent être réduits au minimum pour éviter la déviation de l'outil et le broutage qui l'accompagne. C'est peut-être le bon moment pour étudier les outils d'alésage anti-vibrations, et si votre machine-outil en est équipée, assurez-vous de comprendre et d'activer ses fonctions anti-broutage.

Vous voulez en savoir plus sur les métaux haute température utilisés dans les industries aéronautiques ? Lisez "4 matériaux aérospatiaux qui décollent".

3. Pour améliorer la durée de vie de l'outil, soyez agressif avec les avances et les vitesses

Vous avez des problèmes avec la durée de vie de l'outil ? Votre premier réflexe pourrait être de ralentir l'avance et de ralentir la broche. Mauvaise idée. Tous les fabricants d'outils de coupe fournissent des vitesses de surface, des profondeurs de coupe et des plages d'avance recommandées. En cas de problème, il est souvent judicieux de viser l'extrémité supérieure de ces paramètres et de couper plus agressivement, pas moins. Cependant, cela dépend d'abord des points mentionnés ci-dessus - une configuration rigide - ainsi que de l'utilisation de la bonne qualité d'outil de coupe. Surtout, apprenez à identifier les modes de défaillance - les encoches à la profondeur de la ligne de coupe et les bords rapportés (BUE) sont courants avec les matériaux à base de nickel, qui entraînent tous deux une défaillance catastrophique de l'outil s'ils ne sont pas traités en temps opportun.

4. Prendre le bon parcours d'outil

Des stratégies de programmation appropriées sont primordiales. Les trajectoires d'outil trochoïdales fournissent des charges de copeaux constantes et évitent les chocs sur l'outil de coupe et la pièce à usiner. Étant donné que les alliages à base de nickel sont résistants, les sauts doivent être bien inférieurs au rayon de l'outil de fraisage et les vitesses d'avance relativement élevées. Inversement, la profondeur de coupe minimale pour le tournage ne doit pas être inférieure au rayon de la pointe de l'outil, et de préférence plusieurs fois si possible. Les techniques de fraisage à grande avance utilisant des géométries d'outils de coupe de type bouton et comparables entraînent des forces vers le haut dans la broche, minimisant la déviation. L'entrée et la sortie de la coupe est efficace sur les tours CNC et les centres d'usinage. Évitez de rester dans les coins.

5. Trouvez la zone "Goldilocks" :documentez vos paramètres et conditions de coupe

Trouver le point idéal pour l'usinage d'alliages riches en nickel nécessite quelques essais et erreurs. Vous pouvez éviter les défaillances inattendues en développant un processus prévisible et testé, mais cela nécessite à son tour de documenter les outils, les nuances, les revêtements et les paramètres de coupe qui ont été essayés, ainsi que les résultats pour chacun. Faites des pas de bébé. N'ayez pas peur d'aller au-delà des recommandations du fabricant, mais assurez-vous que le processus est stable avant de vous éloigner de la machine. Si vous l'avez, utilisez la fonction de gestion de la durée de vie de l'outil de votre machine-outil ou de votre banc d'outils pour surveiller la durée de coupe d'un outil. Si ce n'est pas le cas, documentez la durée de vie de l'outil à l'ancienne, en utilisant un stylo et du papier. Si vous pouvez tirer 15 minutes d'un encart, comptez-vous chanceux. L'usinage du nickel n'est pas le moment pour les connaissances tribales, les secrets de deuxième équipe ou les changements de processus incontrôlés. Obtenez de la documentation.

Quels types de problèmes avez-vous rencontrés lors de la découpe du nickel ou de ses alliages ? Partagez votre expérience.