Top 5 défis du travail des métaux et solutions d'experts

Il y a beaucoup à savoir sur le travail des métaux. Quand des problèmes surviennent, que faites-vous ? Nous parlons aux spécialistes qui ont en moyenne 20 ans d'expérience pour découvrir les meilleures solutions aux problèmes courants de travail des métaux et d'usinage.

Quels sont les principaux défis du travail des métaux ? Nous avons récemment parlé à trois spécialistes du travail des métaux de MSC, Ray Gavin, Terry Stahl et Don Branum, pour découvrir quels types de défis d'usinage, d'outillage et de processus leurs clients rencontrent — et comment ils les aident à trouver des moyens de surmonter les problèmes. Les spécialistes du travail des métaux de MSC travaillent en étroite collaboration avec leurs clients assignés pour trouver les meilleures solutions agnostiques aux problèmes d'usinage, d'outillage, de maintenance des fluides et de productivité.

Voici un aperçu des cinq principaux domaines où les spécialistes du travail des métaux de MSC voient des problèmes régulièrement.

1. Matériaux du travail des métaux

Un large spectre de matériaux à base de métal sont utilisés dans la fabrication aujourd'hui, y compris : fontes grises et ductiles, acier à faible teneur en carbone, acier allié, acier à outils, acier cémenté, acier inoxydable, superalliages et alliages haute température. Chacune de ces catégories de matériaux s'usine différemment selon leurs structures. Souvent, les spécialistes du travail des métaux aident à sélectionner le bon substrat de carbure, revêtements, insert ou géométrie de carbure monobloc avec la bonne préparation de tranchant, assurant qu'ils ont le meilleur outil pour une opération.

« L'un des gros problèmes que je vois est que les clients peuvent savoir qu'ils ont besoin d'un certain type d'outil de coupe, mais ils ne réalisent pas nécessairement qu'ils ont besoin du bon grade conçu pour couper le titane ou l'Inconel ou d'autres aciers durs », dit Terry Stahl, spécialiste du travail des métaux de MSC basé à San Antonio. Stahl est dans le métier du travail des métaux depuis plus de 30 ans — dont 22 ans dans l'aérospatiale. Stahl dessert de nombreux fabricants médicaux dans les régions de l'Est du Texas et du Nord de la Louisiane. Ses clients utilisent beaucoup de superalliages. Ces métaux durs sont là où la plupart des spécialistes voient leurs clients avoir des problèmes.

« Certains clients brûlent leurs fraises et brûlent leurs inserts parce qu'ils ne les font pas tourner correctement [pour le matériau qu'ils utilisent] », dit Stahl. « Principalement, nous voyons des problèmes de programmation. Souvent, nous voyons beaucoup d'opérations supplémentaires dont ils n'ont pas besoin, donc nous pouvons les aider à éliminer certaines étapes. »

En éliminant les trajectoires d'outil et les étapes opérationnelles inutiles, Stahl dit qu'ils peuvent aider à augmenter la durée de vie de l'outil — et réduire le temps qu'il faut pour faire les pièces.

« Dans beaucoup d'ateliers, j'ai pu aider à réduire considérablement leurs heures supplémentaires », dit Stahl. « Comment ? En réduisant le temps de cycle et en augmentant les pièces là où ils n'ont pas à passer 10 heures par semaine à obtenir la même quantité. »

2. Nettoyage du fluide de coupe et fluides de coupe

Un fluide de coupe propre avec une concentration appropriée augmente et stabilise en fait la durée de vie de l'outil, trouvent les spécialistes. Une concentration correcte et une maintenance mensuelle du fluide de coupe augmenteront la durée de vie de l'outil, élimineront la mousse, les odeurs ou la dermatite endommageant la peau.

Pour mieux comprendre les problèmes de fluide de coupe, voici un exemple concret de Ray Gavin, qui dessert la région Sud-Est en Floride. Gavin a 40 ans d'expérience en usinage et travail des métaux.

L'un de ses clients, un fabricant aérospatial à Orlando, exploite une opération 24/7 et avait un problème en deux parties avec le fluide de coupe. Premièrement, les pièces étaient tachées par un résidu à base d'huile dans la machine — et deuxièmement, ils devaient ensuite emmener ces pièces à une station de lavage pour nettoyer les pièces teintées d'huile.

« Nous avons apporté un fluide de coupe synthétique et l'avons testé pendant trois mois sur une machine bien utilisée sur laquelle ils faisaient beaucoup de pièces », dit Gavin. « Ça s'est très bien passé : ils n'avaient plus de dermatite, plus de marques ou de taches sur les pièces, et ils ont découvert qu'ils pouvaient sortir les pièces de la machine beaucoup plus propres. »

La vitre sur le capot de la machine était aussi plus propre. Ils pouvaient maintenant voir les pièces être faites beaucoup plus facilement. Le résidu d'huile avait disparu — complètement. L'un des meilleurs résultats de cet essai, selon Gavin, était que ce fabricant a pu sauter et éliminer un processus entier. L'opération de lavage et soufflage pour nettoyer les pièces n'était plus nécessaire. Cela a sauvé l'entreprise d'environ 20 minutes par pièce rien que dans l'opération de nettoyage — et ils faisaient cela environ cinq fois par jour dans une journée de 24 heures — leur économisant environ 100 $ par jour, ou 36 500 $ pour l'année.

Le succès de l'essai initial a mené à un projet plus large qui a déployé le même fluide de coupe synthétique sur environ 20 machines CNC. Le résultat ? Des économies à tous les niveaux de 40 000 $ par an sur le fluide de coupe, parce qu'ils en avaient besoin de moins qu'avant — ainsi que 6 000 $ économisés par an sur la maintenance de cuve, puisqu'elle était beaucoup plus propre — et 4 000 $ économisés sur la gestion des déchets.

Qu'apportera l'avenir aux fluides ? Lisez « L'avenir des fluides de travail des métaux, lubrifiants de machine et fluides de coupe. »

3. Fixation et serrage de pièce

Le temps de mise en place et l'utilisation de fixations peuvent être chronophages. Des temps de mise en place plus courts génèrent des avantages de coûts. Les applications de tournage et de fraisage peuvent être converties en fixation rapide et précise avec haute répétabilité et précision pour assurer une productivité de haute qualité, trouvent les spécialistes.

« Plus de production en moins de temps » est le mantra. La poursuite d'une productivité plus élevée est la force motrice derrière cette tendance de solution.

« Plus votre serrage de pièce est rigide, plus vos pièces vont être précises », dit Stahl. « En plus, vous pouvez tourner à des vitesses et avances plus élevées… Le serrage de pièce est un gros enjeu, surtout dans le domaine du fraisage — c'est grand en tournage aussi, mais il y a beaucoup de pression latérale dans le fraisage des outils de coupe. »

4. Technologie et innovation du travail des métaux

Le rythme du changement est difficile à suivre pour de nombreux ateliers. Heureusement, la technologie peut aider les clients à compenser les défis du fossé des compétences, s'ils savent comment exploiter la technologie. Les spécialistes du travail des métaux, avec des partenaires clés d'outillage et d'usinage, peuvent aider à montrer aux clients comment utiliser l'innovation à leur avantage. Si un atelier ne peut pas embaucher assez de nouveaux machinistes, l'innovation et la technologie pourraient bien aider.

« La technologie change si vite, et les clients comptent sur nous pour leur montrer les dernières innovations d'outillage dans l'industrie », dit Stahl.

Comment la technologie et l'innovation changent-elles l'usinage pour les clients ? Pour commencer, cela leur permet d'utiliser des outils plus intégrés avec une fonctionnalité plus profonde. Par exemple, Stahl dit qu'il est souvent capable d'aider les clients qui ont des machines 5 axes à trouver un outil qui fait plusieurs tâches — ce qui aide la production et fait gagner du temps. Il y a des forets, par exemple, qui peuvent percer, fraiser l'évasement et chanfreiner, explique Stahl. Dans le passé, c'étaient trois outils séparés.

« Nous regardons les choses objectivement — et nous ne sommes pas liés à un fabricant », dit Branum. « Aucun fabricant n'aura le meilleur de tout. »

5. Améliorations de processus et de programme

Changer les processus d'usinage ou d'outillage vers un taux d'enlèvement de métal plus élevé peut vraiment faire une différence pour le résultat net. En améliorant la productivité avec les bonnes trajectoires d'outil, profondeurs de passe, vitesses et avances, grades de carbure et géométries, les coûts peuvent être réduits — et plus d'heures peuvent être remises dans la production de pièces.

Voici plusieurs exemples qui montrent l'impact sur le résultat net et l'amélioration de processus avec souvent des changements très simples dans l'outillage ou les approches.

Un client pétrole et gaz qui fabriquait une pièce de 216 mm de diamètre a réalisé une amélioration de processus de 877 % — avec une économie de coûts de 891 000 $ par an — en passant d'un insert de coupe en carbure à un en céramique. Le client est passé de 24 m/min (80 pieds/min) avec un insert en carbure à 190 m/min (625 pieds/min) avec l'outil en céramique.

« C'était beaucoup de temps économisé », dit Branum, qui est aussi basé dans la région Sud-Est, en Alabama — et est avec MSC depuis neuf ans. « La plus grande économie de temps était l'amélioration du temps de cycle parce qu'on pouvait faire tourner la pièce beaucoup plus vite — à une vitesse de coupe plus élevée. »

Voici une autre expérience client. Un fabricant aérospatial a un département d'ébavurage de cinq personnes qui effectuait manuellement l'ébavurage sur les pièces, dit Gavin. Ça peut ne pas sembler grand-chose de passer de cinq minutes d'ébavurage manuel à une minute d'ébavurage avec une roue convolutée — mais le temps peut s'additionner. Cet atelier faisait environ 3 600 pièces par an, donc à cinq minutes par pièce, le fabricant passait environ 18 000 minutes sur l'ébavurage par an — et maintenant pouvait ébavurer en 3 600 minutes pour 12 mois avec la roue, économisant à l'entreprise environ 20 000 $ par an, selon Gavin.

Le même atelier aérospatial fait aussi des pièces de coulée en U qui avaient besoin d'ébavurage. Ce même département d'ébavurage de cinq personnes ébavurait manuellement ces coulées à un taux d'environ 15 minutes — mais Gavin les a fait essayer une roue à soies avec filaments, et le temps est tombé à cinq minutes. Donc, le fabricant a économisé 10 minutes par pièce — et le temps économisé a libéré leur département d'ébavurage d'environ 65 % — ou 900 heures. Cela a aussi montré une économie de coûts d'environ 51 000 $.

Dans quel domaine du travail des métaux avez-vous le plus de problèmes aujourd'hui ? Partagez vos histoires.