Le guide complet pour Usinage de l'acier inoxydable
L'acier inoxydable est l'un des matériaux les plus couramment transformés et joue un rôle important dans l'industrie moderne. Du prototypage à la production de masse, l'usinage de l'acier inoxydable permet de créer des produits pour tous les secteurs qui répondent aux applications de l'industrie.
En raison de sa dureté et de sa résistance à la traction élevées, l'usinage de l'acier inoxydable est beaucoup plus complexe que l'usinage du bois, c'est pourquoi le choix de la technologie d'usinage appropriée est crucial. Cet article présente en détail la définition, les avantages, la classification et les applications de l'acier inoxydable, ce qui vous permettra de mieux comprendre ses caractéristiques et de faciliter l'usinage de l'acier inoxydable.
Qu'est-ce que l'acier inoxydable ?
L'acier inoxydable est un acier fortement allié, inoxydable et résistant à la corrosion, qui présente une grande stabilité chimique dans les milieux corrosifs tels que l'air, l'eau, la saumure, les acides et les alcalis. Il a une teneur en chrome d'au moins 10,5% et une teneur en carbone maximale de 1,2%.
L'acier inoxydable est un terme général qui désigne à la fois l'acier inoxydable et l'acier résistant aux acides. L'acier inoxydable est un acier qui résiste aux milieux faiblement corrosifs tels que l'air atmosphérique, la vapeur et l'eau, tandis que l'acier résistant aux acides est un acier qui résiste à la corrosion par des milieux chimiques corrosifs tels que les acides, les alcalis et les sels. L'acier inoxydable et l'acier résistant aux acides présentent des différences significatives dans la composition des alliages. Si l'acier inoxydable est résistant à la rouille, il n'est pas nécessairement résistant aux acides. Toutefois, l'acier résistant aux acides présente généralement une résistance à la rouille.
Quels sont les avantages de l'acier inoxydable ?
Résistance à la corrosion : Il peut résister à la corrosion de la plupart des milieux chimiques, y compris les acides, les alcalis et les sels. Cela confère à l'acier inoxydable une excellente stabilité dans les environnements humides et corrosifs, ce qui prolonge sa durée de vie.
Haute résistance : En contrôlant la teneur en éléments d'alliage et le traitement thermique, la résistance de l'acier inoxydable peut être ajustée pour répondre aux besoins de différentes applications, ce qui le rend largement utilisé dans l'ingénierie structurelle.
Résistance à l'usure : L'acier inoxydable est très résistant et peut maintenir l'intégrité de sa surface et sa durabilité dans des conditions de frottement et d'usure. C'est pourquoi l'acier inoxydable est important pour la fabrication de pièces et d'ouvrages d'art résistants à l'usure.
Résistance à la chaleur : L'acier inoxydable peut conserver ses excellentes propriétés physiques et mécaniques à des températures élevées, ce qui le rend résistant à la chaleur.
Excellente hygiène : Sa surface lisse n'est pas facilement contaminée par les bactéries ou la saleté, ce qui la rend facile à nettoyer et à désinfecter, répondant ainsi aux normes d'hygiène. C'est pourquoi il est largement utilisé dans les domaines médical, alimentaire, pharmaceutique et autres.
Aspect esthétique : L'acier inoxydable est disponible dans une grande variété de couleurs, des couleurs métalliques froides et élégantes aux couleurs vives, ce qui lui permet de s'adapter à différents contextes. Son aspect moderne et élégant le rend attrayant dans l'architecture, l'ameublement et le design industriel.
Recyclabilité : Les déchets d'acier inoxydable peuvent être recyclés et réutilisés, ce qui permet de réduire le gaspillage des ressources et la pollution de l'environnement, conformément au concept de développement durable.
Types d'acier inoxydable
L'acier inoxydable peut être classé de différentes manières. Sur la base de la composition chimique principale, il peut être divisé en acier inoxydable au chrome et en acier inoxydable au chrome-nickel. En fonction de son utilisation, il peut être divisé en acier inoxydable résistant à l'acide nitrique, acier inoxydable résistant à l'acide sulfurique, acier inoxydable résistant à l'eau de mer, etc. Passons maintenant à la classification basée sur la microstructure après le traitement thermique.
Aciers inoxydables austénitiques
L'acier inoxydable austénitique est l'acier inoxydable le plus populaire et le plus largement utilisé dans le monde. Il contient plus de 18% de chrome, environ 8% de nickel et de petites quantités de molybdène, de titane, d'azote et d'autres éléments, également connu sous le nom d'acier inoxydable austénitique 18-8. Il est essentiellement non magnétique. Ce type d'acier présente d'excellentes propriétés globales et une forte résistance à la corrosion. Les qualités courantes sont indiquées par des numéros dans les séries 200 et 300, comme 304.
301: Il possède une bonne ductilité et est utilisé pour former des produits. Il peut également être durci par traitement. Il présente une bonne soudabilité, une bonne résistance à l'usure et une résistance à la fatigue supérieure à celle de l'acier inoxydable 304.
304: En tant qu'acier largement utilisé, il présente une bonne résistance à la corrosion, une bonne résistance à la chaleur, une bonne résistance à basse température et de bonnes propriétés mécaniques.
304L : En tant qu'acier 304 à faible teneur en carbone, sa résistance à la corrosion est similaire à celle de l'acier 304, mais sa résistance à la corrosion est plus importante après le soudage ou le détensionnement.
316: L'ajout de Mo lui confère une excellente résistance à la corrosion à haute température. Il est utilisé dans les équipements pour l'eau de mer, les produits chimiques, l'industrie alimentaire et l'industrie papetière.
316L : En tant qu'acier 316 à faible teneur en carbone, la teneur en molybdène est légèrement supérieure à celle de l'acier inoxydable 316, ce qui peut améliorer la résistance à la corrosion de l'acier inoxydable dans les environnements acides.
321: Il contient du Ti, qui peut empêcher la sensibilisation de l'acier inoxydable et améliorer la durée de vie à haute température de l'acier inoxydable. Il présente d'excellentes performances en matière de rupture sous contrainte à haute température et de résistance au fluage à haute température.
Aciers inoxydables ferritiques
L'acier inoxydable ferritique est principalement composé d'une microstructure ferritique et contient de 12% à 30% de chrome. Sa résistance à la corrosion, sa ténacité et sa soudabilité augmentent avec la teneur en chrome. Par rapport à d'autres types d'acier inoxydable, il présente une excellente résistance à la corrosion fissurante sous contrainte due au chlorure. L'American Iron and Steel Institute utilise les désignations 430 et 446.
430: Contient au moins 16% de chrome, résistant à la corrosion. Il résiste à la fatigue thermique et son coefficient de dilatation thermique est inférieur à celui de l'acier inoxydable austénitique. Il est utilisé dans les appareils ménagers et la décoration architecturale.
Aciers inoxydables martensitiques
Acier inoxydable martensitique est un acier inoxydable trempable. En raison de sa teneur élevée en carbone, il présente une résistance mécanique, une dureté et une résistance à l'usure élevées, ainsi qu'une résistance à la corrosion modérée et une faible soudabilité. Ses propriétés mécaniques peuvent être modifiées par traitement thermique. Actuellement, il est principalement utilisé dans la fabrication d'aubes de turbines à vapeur, de pièces d'instruments chirurgicaux et d'autres applications.
Aciers inoxydables duplex
Il présente les avantages des aciers inoxydables austénitiques et ferritiques et possède une superplasticité. La matrice présente des structures biphasées austénitiques et ferritiques, dans lesquelles la teneur de la matrice de phase inférieure est généralement supérieure à 15% ; elle est magnétique et peut être renforcée par un travail à froid. Le 329 est un acier inoxydable duplex typique. Comparé à l'acier inoxydable austénitique, l'acier duplex présente une plus grande solidité et une meilleure résistance à la corrosion.
Aciers inoxydables à durcissement par précipitation (PHSS)
Pour une base à structure austénitique ou martensitique et à teneur élevée en chrome, les propriétés mécaniques sont principalement améliorées par la transformation de phase et le durcissement par précipitation. L'American Iron and Steel Institute les désigne par un numéro de série 600, tel que 630, qui correspond au 17-4PH.
17-4PH : Cet alliage présente d'excellentes performances en matière de traitement thermique. Ses propriétés peuvent être modifiées par diverses méthodes de traitement thermique, telles que la trempe et le recuit, le refroidissement par trempe ou la trempe de vieillissement, ce qui permet d'obtenir différentes propriétés mécaniques et une résistance à la fatigue.。
L'acier inoxydable peut-il être usiné ?
Oui, l'acier inoxydable peut certainement être usiné, et il existe différentes méthodes d'usinage de l'acier inoxydable. Nous allons maintenant explorer ensemble 7 techniques courantes de traitement de l'acier inoxydable.
Procédés d'usinage de l'acier inoxydable
Fraisage : C'est le procédé le plus couramment utilisé pour l'usinage de l'acier inoxydable. On utilise généralement des fraises en acier rapide (HSS) pour usiner des pièces fixes. Le choix des bons outils est crucial pour l'usinage de l'acier inoxydable. Alors que les fraises en bout et certaines fraises à surfacer peuvent utiliser le carbure comme matériau de coupe, les autres types de fraises utilisent généralement de l'acier rapide, qui offre une plus grande durabilité de l'outil.
Tournant : Il s'agit d'un procédé courant pour l'usinage de l'acier inoxydable. Au cours de ce processus, l'outil de coupe est fixe tandis que la pièce à usiner tourne autour d'un axe pour enlever de la matière. L'usinage de l'acier inoxydable implique des forces de coupe élevées et une difficulté à briser les copeaux, ce qui peut entraîner le blocage de l'outil ou la formation d'arêtes rapportées, affectant la qualité de la surface et accélérant l'usure de l'outil. C'est pourquoi il convient d'utiliser des outils de type YD, YN et des outils en carbure revêtus pour le tournage d'acier à haute résistance.
Broyage : Améliorer l'état de surface et la précision des pièces en acier inoxydable. Les pièces en acier inoxydable rectifiées présentent une meilleure résistance à l'usure, à la corrosion et à la fatigue, ce qui prolonge leur durée de vie.
EDM (Electrical Discharge Machining) : Utilise la température élevée générée par la décharge instantanée d'étincelles entre l'électrode de l'outil et l'électrode de la pièce à usiner pour éroder le matériau. L'épaisseur du métal limite l'utilisation de ce procédé.
Forage : Le perçage de l'acier inoxydable nécessite des forets bien affûtés. Une faible vitesse de rotation, une pression de coupe élevée (vitesse d'avance élevée) et beaucoup de liquide de refroidissement sont nécessaires pour achever le traitement secondaire, en améliorant les performances et l'esthétique.
Filetage : Il s'agit d'un processus essentiel pour les pièces en acier utilisées pour la fixation ou l'installation de vis. Il consiste à créer des filets sur une pièce à l'aide d'outils de formage ou de meulage.
Découpe au laser : Utilise un faisceau laser à haute densité énergétique pour découper les matériaux avec précision, ce qui le rend adapté à la découpe de fines tôles d'acier inoxydable.
Conseils pour l'usinage de l'acier inoxydable
Choisir le bon matériau : L'acier inoxydable se décline en de nombreuses qualités différentes, chacune ayant une composition d'alliage variable qui lui confère des propriétés différentes. Vous devez choisir la qualité la plus élevée qui réponde aux exigences du projet afin d'économiser des coûts importants.
Choisir le bon outil : Le choix de l'outil adéquat est crucial pour l'usinage de pièces de haute qualité. La sélection d'outils en fonction de besoins spécifiques peut améliorer l'efficacité de la coupe et prolonger la durée de vie de l'outil. Les outils de coupe les plus courants pour l'acier inoxydable sont le carbure et l'acier rapide.
Utilisation de fluides de coupe : Les lubrifiants ont de multiples usages dans l'usinage de l'acier inoxydable. Ils réduisent non seulement l'usure entre l'outil de coupe et la pièce à usiner, prolongeant ainsi la durée de vie de l'outil, mais ils abaissent aussi efficacement la température de coupe, réduisent la formation d'arêtes rapportées et minimisent la trempe.
Utiliser des outils tranchants : L'utilisation d'outils bien affûtés permet de réduire les efforts de coupe et d'obtenir un usinage cohérent et précis. Lors de l'usinage de l'acier inoxydable, il est essentiel de vérifier régulièrement l'usure des outils et de les remplacer si nécessaire.
Applications d'usinage de l'acier inoxydable
L'acier inoxydable, matériau métallique largement utilisé dans la fabrication industrielle, présente une valeur économique et technique significative. C'est pourquoi il est devenu un matériau de base dans diverses industries. Examinons maintenant les applications spécifiques de l'acier inoxydable dans différentes industries :
Automobile : En raison de sa résistance aux températures élevées, de sa grande ténacité et de sa grande solidité, l'acier inoxydable est couramment utilisé dans les systèmes d'échappement, les réservoirs de carburant et les composants en acier inoxydable.
Aérospatiale : Les pièces usinées en acier inoxydable sont souvent utilisées dans les fuselages d'avions et les composants de moteurs.
Médical : L'excellente biocompatibilité et la résistance à la corrosion de l'acier inoxydable en font un choix courant pour la fabrication d'instruments et d'implants médicaux.
Alimentation et boissons : L'acier inoxydable est largement utilisé dans les équipements de transformation des aliments et les conteneurs de stockage en raison de son hygiène, de sa facilité de nettoyage et de sa durabilité.
Marine : La résistance exceptionnelle de l'acier inoxydable à l'acide et à la corrosion en fait un matériau fréquemment utilisé dans les applications marines.
FAQ sur l'acier inoxydable
L'acier inoxydable est-il difficile à usiner ?
Bien que l'usinage de l'acier inoxydable pose certains problèmes que l'on ne rencontre pas dans l'usinage d'autres métaux, de nombreux problèmes peuvent être résolus en combinant l'expérience de l'opérateur et les caractéristiques du matériau, de sorte que l'usinage de l'acier inoxydable n'est pas difficile.
Lors de l'usinage, il convient de se préparer à l'avance, notamment en choisissant les bons outils, en définissant les bons paramètres de coupe, en utilisant des fluides de coupe et des outils tranchants, ce qui réduira la difficulté de l'usinage de l'acier inoxydable en conséquence.
Quel est l'acier inoxydable le moins cher pour l'usinage ?
Le SUS409 est la qualité d'acier inoxydable la moins chère et est un acier inoxydable ferritique (acier au chrome). L'acier inoxydable 409 a une faible teneur en éléments d'alliage, de sorte que son coût est relativement bas. En raison de sa stabilité à haute température et de sa résistance à la corrosion, il est souvent utilisé comme tuyau d'échappement dans l'industrie automobile.
Quels sont les aciers inoxydables difficiles à usiner ?
Acier à haute teneur en carbone : En raison de sa résistance et de sa dureté élevées, il est facile d'user l'outil.
Acier à faible teneur en carbone : Comme il est mou, il est facile de faire adhérer les copeaux d'acier de la coupe à l'outil, ce qui réduit la durée de vie de l'outil.
304: Facile à durcir.
L'acier inoxydable présente-t-il des inconvénients pour l'usinage ?
Oui, l'usinage de l'acier inoxydable doit tenir compte des inconvénients suivants :
- Coût élevé de l'acier inoxydable
- Mauvaise soudabilité, risque de perte de matériau
- Facile à bosseler
- Facile à rayer, ce qui affecte l'apparence
Quels traitements de surface peut-on utiliser pour usiner l'acier inoxydable ?
L'usinage de l'acier inoxydable fait souvent appel au polissage, à la galvanoplastie, au polissage électrolytique, au microbillage, au revêtement de surface et à d'autres traitements de surface.
Conclusion
Après avoir lu ce guide, je pense que vous avez une meilleure compréhension de l'acier inoxydable. En raison de leur résistance à la corrosion, de leur solidité et de leur robustesse, les pièces usinées en acier inoxydable sont le matériau préféré de nombreuses industries. Si vous avez un nouveau projet concernant l'acier inoxydable, veuillez contacter DEK et approfondissons le monde de l'usinage de l'acier inoxydable ou d'autres matériaux.
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