"Acier" vous-même pour ce guide détaillé des matériaux CNC

Dans les secteurs qui nécessitent des pièces hautes performances et durables, comme les industries automobile, aérospatiale et robotique, l'acier et l'aluminium ont tendance à être les matériaux de choix pour de nombreuses applications. Cependant, l'acier et l'aluminium ont des caractéristiques physiques et des prix très différents, il est donc très important de déterminer ce qui convient le mieux à une pièce donnée.

L'un de ces facteurs déterminants est généralement la méthode de fabrication, qui dans ces industries est souvent l'usinage CNC. Lors de l'usinage d'une pièce métallique, il existe plusieurs raisons principales pour lesquelles l'acier peut être un choix de matériau plus approprié que l'aluminium. Alors que l'aluminium est incroyablement léger, l'acier est beaucoup plus résistant. De plus, l'aluminium a tendance à être beaucoup plus cher.

Cependant, le choix ne se résume pas seulement à l'aluminium par rapport à l'acier. L'acier est en fait une famille de matériaux, et il est important d'évaluer soigneusement les différents aciers - ainsi que leurs avantages et limites respectifs - lors du processus de sélection des matériaux. Voici quatre des types d'acier les plus couramment usinés, et ce que les équipes produit doivent savoir sur chacun d'eux.

1. Acier 4140

L'acier 4140 est utilisé dans de nombreuses industries en raison de sa grande résistance à la fatigue, de sa ténacité globale et de sa résistance à l'abrasion et aux chocs. La composition chimique du 4140 le rend particulièrement résistant, résistant, ductile et durcissable. De plus, le chrome et le molybdène contribuent à la résistance à la corrosion, et la teneur en manganèse et en carbone augmente encore la trempabilité tout en favorisant la désoxydation. Il est considéré comme très polyvalent et facilement usinable, et peut être utilisé pour de nombreuses pièces en acier à usage général.

L'acier 4140 est beaucoup plus résistant que les aciers au carbone ordinaires, il nécessite donc plus de force pour un formage efficace. De plus, lors de l'usinage d'acier 4140, le recuit est plus important qu'avec des aciers simples à faible teneur en carbone. Bien qu'il soit souvent durci par trempe, le 4140 n'est pas facile à souder et nécessitera un traitement thermique avant et après le soudage pour éviter les fissures, ainsi que l'utilisation d'un matériau de remplissage compatible.

4140 exige un coût de matériau légèrement plus élevé que l'acier au carbone pur non allié, ainsi qu'un coût d'usinage nettement plus élevé. Cependant, parce qu'il est si solide et durable, il est considéré comme très rentable.

Spécifications mécaniques :

• Traitement thermique :trempé à l'huile, revenu à 540 °C, rond de 25 mm
• Résistance à la traction ultime :1 140 MPa
• Élongation à la rupture :18 %
• Module d'élasticité :205 GPa
• Dureté :35 HRC

2. acier 1018

L'acier 1018 est un acier au carbone à usage général composé de fer, de carbone, de manganèse, de phosphore et de soufre. L'acier 1018 a une excellente soudabilité, mais il n'est pas aussi dur que certains autres aciers.

Le principal avantage de l'acier 1018 est sa maniabilité. Il est très facile à former, à forger, à souder et à travailler à chaud, ce qui le rend idéal pour les pièces qui nécessitent des courbures sévères ou d'autres caractéristiques fines. En tant que tel, l'acier 1018 est souvent utilisé pour des applications telles que des arbres, des broches, des broches ou des tiges. Il est également considéré comme un bon choix pour les pièces cémentées.

Bien que l'acier 1018 puisse être soudé, le soudage n'est pas recommandé lorsque l'acier a été carbonitruré et cémenté. Il s'agit d'une limitation dont les équipes de fabrication doivent être conscientes lorsqu'elles travaillent avec de l'acier 1018. En raison de la texture relativement douce du matériau, il peut également être difficile à finir.

L'usinabilité, la résistance et la précision de l'acier 1018 ont un prix élevé. Il est plus cher que certains aciers comparables, mais est bien mieux adapté à l'usinage CNC que ces aciers similaires.

Spécifications mécaniques :

• Étiré à froid
• Résistance à la traction ultime :440 MPa
• Élongation à la rupture :15 %
• Module d'élasticité :200 GPa
• Dureté :71 HRB

3. acier 1045

L'acier 1045 est composé de fer, de carbone, de silicone, de manganèse et de soufre ou de phosphore. C'est un acier au carbone moyen conçu pour la résistance et la dureté. Sa précision dimensionnelle, sa rectitude et sa concentricité le rendent particulièrement bien adapté aux applications à grande vitesse. Il est fréquemment utilisé pour fabriquer des boulons, des goujons, des engrenages, des essieux et des arbres.

1045 est souvent sélectionné pour sa solidité relative et sa résistance aux chocs. L'acier 1045 mesure 54 au test d'impact Izod. Il est également hautement usinable et peut être soudé plus facilement que les aciers à haute teneur en carbone ou fortement alliés, qu'ils soient étirés à froid ou normalisés.

Cependant, le 1045 étant un acier à résistance moyenne à la traction et à trempabilité moyenne, il ne convient pas aux applications nécessitant un matériau à très haute résistance. Pour les applications qui nécessitent plus de résistance et de résistance à l'usure que les aciers doux, mais moins de résistance que les aciers les plus durs, le 1045 peut être une bonne option.

L'acier 1045 peut être trempé à la flamme ou par induction dans les conditions laminées et normalisées. Cependant, il ne répond pas favorablement à la nitruration, car il lui manque les éléments d'alliage nécessaires.

L'acier 1045 est plus cher et offre une plus grande résistance que l'acier 1018, mais une grande partie de la même soudabilité et usinabilité, ce qui contribue à son coût plus élevé.

Spécifications mécaniques : 

• Étiré à froid
• Résistance à la traction ultime :625 MPa
• Élongation à la rupture :12 %
• Module d'élasticité :206 GPa
• Dureté :88 HRB

4. acier 4130

Considéré comme un acier à faible teneur en carbone, l'acier 4130 est composé de fer, de carbone, de chrome, de manganèse, de molybdène, de phosphore, de silicium et de soufre. Le 4130 est un acier exceptionnellement résistant, relativement facile à traiter thermiquement et très usinable.

L'acier 4130 offre un module d'élasticité supérieur à la plupart des autres aciers de résistance ultime similaire, ce qui lui permet de résister à des contraintes élevées. Cette qualité rend l'acier 4130 particulièrement favorable en tant qu'acier de construction, utilisé pour diverses applications de construction. Pour toutes ces raisons, le 4130 est fréquemment utilisé dans la création d'équipements de fabrication, de machines de concassage de roches et de produits de soudage par résistance. L'acier 4130 est bien adapté à une variété de procédés de traitement thermique.

Bien que l'acier 4130 soit hautement traitable thermiquement, il peut être difficile à souder. Sa haute trempabilité rend difficile la sélection d'un métal d'apport compatible qui aura une résistance comparable. Une compréhension des propriétés du 4130 et des propriétés de tout métal d'apport est nécessaire pour souder avec succès cet acier.

L'acier 4130 est un acier relativement peu coûteux, tant en termes de coût de la matière première que de coût de coupe. Il est, à bien des égards, comparable à l'acier inoxydable de qualité aéronautique dans ses propriétés physiques, mais son prix est bien inférieur, ce qui en fait une option souhaitable pour de nombreuses équipes de produits.

Spécifications mécaniques :

• Trempé à l'eau 855 °C, revenu à 450 °C, rond de 25 mm
• Résistance à la traction ultime :993 MPa
• Élongation à la rupture :18,5 %
• Module d'élasticité :205 GPa
• Dureté :31 HRC

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L'usinage CNC est un processus de fabrication très polyvalent qui permet la création rapide de pièces solides et fonctionnelles fabriquées à partir d'innombrables matériaux, y compris les aciers. Cependant, déterminer le meilleur acier - ou autre métal ou plastique - pour un projet donné peut être difficile et prendre du temps, en particulier face à tant d'options.

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