Usinabilité des matériaux : Un guide détaillé

Le processus de fabrication de composants par usinage nécessite une évaluation de l'usinabilité. L'usinabilité est le concept de matériaux pouvant être traités de manière pratique. Elle nécessite l'évaluation de différents facteurs lors de la sélection du matériau.

Le guide ci-dessous s'adresse à vous si vous démarrez un nouveau projet et que vous souhaitez en savoir plus sur l'usinabilité des matériaux. Alors, lisons.

Qu'est-ce que l'usinabilité d'un matériau ?

L'usinabilité des matériaux est la facilité avec laquelle un matériau peut être usiné de manière à obtenir la qualité requise pour le composant. En termes de qualité des pièces, vous devez analyser l'état de surface, la tolérance et la précision dimensionnelle.

Les matériaux hautement usinables nécessitent moins de temps et d'énergie, ce qui réduit l'usure de l'outil. Ces matériaux permettent d'obtenir des pièces dont la finition de surface est raffinée.

Comprendre les cotes d'usinabilité

Il existe de nombreux matériaux et, parmi eux, le choix du bon matériau en termes d'usinabilité peut constituer un défi pour les ingénieurs. C'est pourquoi les cotes d'usinabilité sont prises en compte lors de l'analyse des matériaux appropriés.

Les indices d'usinabilité ont une caractéristique standard dans laquelle le matériau de référence est pris en compte pour des raisons de commodité. Par exemple, la nuance de laiton C36000 a un indice d'usinabilité de 100%. Lorsque les matériaux deviennent difficiles à couper, l'indice d'usinabilité qu'ils possèdent diminue.

Comment améliorer l'usinabilité des matériaux ?

Afin d'améliorer l'usinabilité des matériaux, certains moyens peuvent être envisagés :

Additifs de matériaux

Les additifs améliorent l'usinabilité des matériaux en modifiant la structure du réseau de ces matériaux et en améliorant leurs propriétés mécaniques. Par exemple, les alliages de cuivre sont enrichis en zinc pour améliorer leur usinabilité.

Traitement thermique

Traitements thermiques Le recuit de l'aluminium et de l'acier tend à réduire leur dureté, ce qui les rend plus faciles à usiner. Il améliore la structure du grain et libère les tensions internes, ce qui rend les matériaux faciles à usiner.

Liquide de refroidissement/Lubrifiant

Les conditions de coupe peuvent être optimisées pour rendre le matériau plus facile à usiner, par exemple en utilisant des liquides de refroidissement et des lubrifiants. L'utilisation de lubrifiants tend à réduire la friction et l'usure de l'outil. De même, le liquide de refroidissement contribue à la dissipation de la chaleur et réduit les contraintes thermiques.

Optimisation des paramètres de coupe

La bonne sélection des paramètres de coupe a également un impact sur l'usinabilité des matériaux. Lorsque la vitesse et la vitesse d'avance sont élevées, l'usinabilité diminue. En revanche, lorsque l'on réduit la vitesse et l'avance, l'usinabilité diminue. la vitesse et l'avancel'usinabilité augmente.

Facteurs externes

Même si vous ne souhaitez pas changer le matériau de la pièce à usiner, vous pouvez ajuster les autres facteurs, tels que la vitesse, l'angle et les conditions de fonctionnement de l'outil de coupe. Cela permet de faciliter la découpe des matériaux difficiles à usiner.

Facteurs affectant l'usinabilité

L'usinabilité dépend de plusieurs facteurs, dont certains sont décrits ci-dessous :

Propriétés des matériaux

Les propriétés des matériaux influencent l'usinabilité dans une large mesure, et certaines de ces propriétés sont les suivantes :

Matériau Dureté

La dureté du matériau détermine l'usinabilité. Les matériaux durs sont difficiles à usiner. Ces matériaux nécessitent plus de puissance et l'outil doit exercer une force élevée, ce qui entraîne une usure rapide de l'outil.

Solidité

La ténacité est également un paramètre très important pour déterminer l'usinabilité. Les matériaux à forte ténacité sont ceux qui nécessitent une plus grande force de coupe, comme l'acier au carbone, qui n'est pas usinable.

En outre, ces matériaux produisent également beaucoup de copeaux, qui s'enchevêtrent dans l'outil, ce qui entraîne une usure de la surface des outils.

Résistance à la traction

Si la résistance à la traction du matériau est élevée, il est difficile de les usiner. Ils consomment beaucoup d'énergie et résistent à la déformation, ce qui pose des problèmes lors de l'usinage.

Propriétés thermiques

La capacité de dissipation de la chaleur du matériau détermine également son usinabilité. Certains matériaux sont très souples et ne peuvent pas supporter la chaleur, ce qui rend l'usinage difficile.

Conditions d'usinage

Le comportement du matériau lorsqu'il est coupé a également un impact sur l'usinabilité. Certains de ces facteurs sont examinés ci-dessous.

Paramètres de coupe

Les paramètres de coupe se composent de l'avance, de la profondeur de coupe et de la vitesse. Il est essentiel de les optimiser pour obtenir un meilleur usinage. Lorsque vous coupez des matériaux à grande vitesse, ils sont moins faciles à usiner. De même, la profondeur de coupe joue également un rôle important, car une profondeur élevée a un impact sur l'intégrité de la surface.

Outil de coupe

Usinage CNC a des fraises qui ont un impact sur l'usinabilité. La résistance et le tranchant de la fraise sont essentiels. L'angle de coupe améliore même la formation de copeaux et fragilise les outils.

Liquide de refroidissement et lubrifiant

L'application de lubrifiants et de réfrigérants améliore l'usinabilité des matériaux. La chaleur est dissipée et la friction est améliorée. Ils contribuent à améliorer la finition de la surface et à rendre le processus de coupe plus fluide.

État des machines-outils

L'état de l'outil détermine également l'usinabilité. Les machines plus anciennes présentent davantage de vibrations lorsqu'elles sont soumises à des charges de coupe dynamiques, ce qui rend la coupe des matériaux plus difficile.

Matériaux typiques présentant une excellente usinabilité

Les matériaux offrant une grande usinabilité sont présentés dans le tableau ci-dessous.

Comment mesurer l'usinabilité des matériaux ?

Plusieurs facteurs influencent l'usinabilité des matériaux. Différentes méthodes permettent de mesurer l'usinabilité des matériaux. Des paramètres tels que la consommation d'énergie, la durée de vie de l'outil de coupe et l'état de surface contribuent à cette mesure.

• La consommation d'énergie permet d'évaluer l'usinabilité en fonction des forces nécessaires pour découper le matériau à l'aide des mesures énergétiques standard.
• La durée de vie des outils de coupe permet également d'évaluer l'usinabilité, c'est-à-dire la durée de vie de l'outil lorsqu'il coupe le matériau.
• L'usinabilité est également évaluée par la finition de la surface, qu'il y ait ou non une arête construite, car les matériaux usinables ne laissent pas cette arête.

Toutefois, il ne s'agit pas de moyens de mesure entièrement fiables. L'AISI a créé un système d'évaluation basé sur des tests de tournage. Ces notations sont exprimées sous forme de pourcentages.

Traitement efficace des pièces difficiles à usiner par DEK

DEK propose d'usiner des matériaux de différents types en s'appuyant sur son expérience et ses outils de pointe. Par conséquent, s'il existe des matériaux difficiles à usiner mais qui font partie intégrante de votre projet, contactez-nous. Nous vous aiderons à fabriquer ces composants avec une qualité, une précision et une finition de surface élevées.

Conclusion

L'usinabilité est l'un des aspects les plus cruciaux de la fabrication, quel que soit le secteur d'activité pour lequel vous avez besoin du composant. Le besoin d'usinage est essentiel pour obtenir la forme souhaitée.