l’acier inoxydable :
utilisation appréciée, usinage exigeant
Acier spécial, aciers résistants à la rouille et aux acides, inox : quelle est donc la différence?
- acier spécial (ou affiné) : p. ex. X2CrNi12 (1.4003)
- grand degré de pureté (faible teneur en soufre et en phosphore, inférieure à 0,025%), n’est pas obligatoirement un acier inoxydable
- acier inoxydable / inox : p. ex. X6Cr17
- protection anticorrosion par du chrome p. ex. (au moins 12%)
- acier résistant à la rouille et aux acides / inox : p. ex. X2CrNiMo18-14-3 (316L)
- protection anticorrosion par du chrome p. ex. (au moins 12%) ou du nickel
- protection contre les acides par des parts importantes d’éléments d’alliage p. ex. (chrome, nickel, cuivre et titane)
- acier spécial inoxydable : p. ex. X2CrNiMo18-14-3 (316LM)
- combinaison d’un degré élevé de pureté et d’une protection anticorrosion
Toutefois, ces différents termes sont souvent utilisés comme des synonymes. Dans nos textes également, nous ne faisons souvent pas de différences, ce qui veut dire que quand nous employons le terme « acier inoxydable », cela signifie souvent également « acier spécial », « acier spécial inoxydable » ou encore « acier résistant à la rouille et aux acides ».
Le terme inox est l’abréviation d’inoxydable, il englobe dans le langage courant à la fois les « aciers résistants à la rouille et aux acides » et les aciers spéciaux.
Les propriétés
Les aciers résistants à la rouille et aux acides se distinguent d’une manière générale par une grande résistance à la corrosion et aux acides, sachant que cette résistance est d’autant plus grande que la teneur en nickel est élevée. Ils disposent d’une grande ténacité et d’une faible conductibilité électrique ou thermique. En raison de leur bonne formabilité, ils sont utilisés de plus en plus souvent en construction de machines ou dans le domaine ménager. Leur résistance à la corrosion les rend intéressants pour l’industrie agro-alimentaire, le domaine médical et l’industrie chimique, ou encore pour l’horlogerie-bijouterie.
On peut distinguer trois types d’aciers inoxydables, qui ont des propriétés différentes :
Acier inoxydable ferritique
- Exemple de matériau : X6Cr17 (1.4016)
- Protection anticorrosion : moyenne, « à corrosion différée »
- Non durcissable par traitement thermique
- Magnétique
- Conductibilité thermique moyenne
- Bonne formabilité à chaud et à froid
- Faible coefficient de dilatation thermique
- Usinage aisé (comparable aux aciers faiblement alliés)
- Principales applications : axes, arbres
- Coût du matériau : moyen
Acier inoxydable martensitique
- Exemple de matériau : X90CrMoV8 (1.4112)
- Protection anticorrosion : moyenne à élevée
- Durcissable
- Magnétique
- Conductibilité thermique moyenne
- Formabilité à chaud et à froid : moyenne
- Coefficient de dilatation thermique : faible
- Propriétés mécaniques : bonnes (grande résistance à la traction)
- Ténacité : élevée, même à basses températures
- Usinabilité : bonne si non trempé, la difficulté augmente avec l’augmentation des parts d’alliage
- Principales applications : construction de turbines, éléments de pompes, énergie, industrie alimentaire, appareils ménagers, médical
- Coût du matériau : moyen
Acier inoxydable austénitique
- Exemple de matériau : X2CrNiMo 18-14-3 (1.4435)
- Protection anticorrosion : élevée
- Résistance aux acides : moyenne à élevée
- Non durcissable par traitement thermique
- Non magnétique
- Conductibilité thermique : faible
- Formabilité à chaud et à froid : excellente
- Coefficient de dilatation thermique : élevé
- Propriétés mécaniques : bonnes (grande résistance à la traction et à la rupture)
- Ténacité : élevée, même à basses températures
- Usinabilité : difficile
- Principales applications : construction de turbines, éléments de pompes, énergie, instruments de précision, médical
- Coût du matériau : élevé
Le défi
Les qualités précitées sont autant appréciées en utilisation qu’elles rendent l’usinage avec des outils difficile (Peu importe qu’il s’agisse d’un outil à fraiser, d’un outil de coupe pour le tournage ou le perçage ou autre encore). Un usinage à grande vitesse échoue souvent en raison de la mauvaise conductibilité thermique (aciers austénitiques), de la tendance de la surface à l’écrouissage et du comportement viscoplastique de ces matériaux. Les conséquences pour les outils sont par exemple une surchauffe au niveau des tranchants, la formation d’arêtes rapportées, une usure importante et, en particulier pour le perçage, le coincement de longs copeaux dans les goujures. Un grand nombre des types de forets hélicoïdaux ou des outils de coupe pour le fraisage actuellement disponibles ne conviennent que de façon conditionnelle pour usiner ces matériaux.
La solution
Afin de pouvoir offrir une solution d’usinage même dans les petits diamètres, qui mérite réellement le qualificatif de « convenir de façon optimale pour les aciers inoxydables », Mikron Tool a intégré divers facteurs dans le développement de ses outils, tout en définissant clairement le processus d’usinage. Cela vaut tout autant pour le centrage que pour le fraisage, l’ébavurage ou le perçage dans l’acier inoxydable.
Le carbure
Les carbures utilisés par Mikron Tool pour l’usinage des aciers inoxydables sont résistants aux chocs thermiques tout en disposant d’une grande résistance à la flexion et à la rupture.
La géométrie
La géométrie est conçue par les spécialistes d’outils de sorte qu’on n’ait pas besoin de grandes forces de coupe, que l’outil dispose d’une grande stabilité et que les tranchants garantissent une bonne cassure des copeaux. De plus, la forme des goujures (pour le foret par exemple) favorise l’évacuation des copeaux hors de la zone de coupe.
La réfrigération
Lors du développement, une attention particulière est accordée au refroidissement. Il est autant que possible intégré dans l’outil, soit au moyen de canaux de refroidissement menant jusqu’à la pointe de l’outil, soit à travers la queue avec sortie du réfrigérant au niveau du cône. C’est la meilleure garantie qu’il n’y ait pas de surchauffe de l’outil au niveau des tranchants et que les copeaux soient correctement évacués de la zone d’usinage par rinçage. Mais l’utilisateur ne dispose pas toujours d’une machine équipée en conséquence. C’est pourquoi le petit foret CrazyDrill SST-Inox par exemple est disponible à la fois dans une version « foret à refroidissement interne » et dans une exécution pour l’apport externe de refrigerant.
Le revêtement
Les revêtements sont choisis de manière à être résistants à la température et à l’oxydation, avec en même temps une grande résistance à l’usure et une faible adhérence sur les métaux.
Le processus d'usinage
Le processus d’usinage recommandé par Mikron Tool (avec des meilleures conditions de coupe pour le fraisage ou le perçage) est toujours déterminé au cours de tests pratiques, en mettant l’accent sur le meilleur rapport possible entre le temps d’usinage, la sécurité de processus et la durée de vie. Concrètement, cela signifie les vitesses élevées de coupe et d’avance, alliées à la garantie d’un bon refroidissement des tranchants et en même temps à un bon flux de copeaux, afin d’empêcher leur coincement dans les goujures.
Les applications
- Horlogerie : boîtiers, bracelets
- Automobile : systèmes d’injection frein, soupapes d’admission et d’échappement, disques de frein
- Industrie alimentaire : filtres, tamis
- Industrie chimique : vannes
- Médical : implants, aiguilles de perfusion, instruments chirurgicaux
- Éléments de fixation : vis, boulons
- Mécanique générale : distributeurs, guides
- Production d’énergie : turbines
Exemples d'application
Horlogerie
- Avec CrazyDrill SST-Inox
Boîtier de montre (p. ex. perçage Ø 1 mm (.0393”) / profondeur 1.5 mm (.0591”) dans de l’acier inoxydable austénitique, X5CrNi18-10, 1.4301, AISI 304)
Perçage pour maillons de bracelet de montre (p. ex. Ø 1.0 mm (.039”) / profondeur 20 mm (.787”) dans de l’acier inoxydable austénitique, X8CrNiS18-9, 1.4305, AISI 303)
Perçage dans maillons de bracelet de montre (p. ex. Ø 1 mm (.039”) / profondeur 3 mm (.118”) dans de l’acier inoxydable austénitique, X2CrNiMo18-14-3, 1.4435, AISI 316L)
- Avec fraise sur mesure
Bracelet de montre (p. ex. fraisage Ø 3 mm (.118”) dans de l’acier inoxydable austénitique, X2CrNiMo18-14-3, 1.4435, AISI 316L)
Médical
- Avec CrazyDrill Cool XL
Vis DHS, perçage pour broche de Kirschner (p. ex. perçage Ø 2.7 mm (.106”) / profondeur 40 x d dans de l’acier inoxydable austénitique X2CrNiMo18-14-3, 1.4441, AISI 316L
Instrument chirurgical (p. ex. perçage Ø 0.3 mm (.0118”) / profondeur 1.8 mm (.0709”) dans de l’acier inoxydable austénitique X5CrNi18-10, 1.4301)
- Avec CrazyMill Cool
Pièce pour endoscope (p. ex. fraisage d’une rainure façonnée Ø 0.8 mm (.0315”) / longueur 8.8 mm (.346”) dans de l’acier inoxydable martensitique, X105CrMo17, 1.4125)
Agrafe (p. ex. perçage interne façonné avec rayon et ajustement avec alésoir de façonnage dans de l’acier inoxydable martensitique, X39CrMo17-1, 1.4122)
Dentaire
- Avec CrazyDrill Crosspilot et CrazyDrill Flex /execution spécial pour aciers inoxydables
Pièce à main - foret dentaire (p. ex. pilotage en biais Ø 1.3 mm (.0512”) / profondeur 2 mm (.0787”) pour perçage consécutif avec CrazyDrill Flex dans de l’acier inoxydable austénitique, X5CrNiCuNb17-4-4, 1.4548)
Aéronautique
Injecteur (p. ex. Ø 0.65 mm (.0256”) / profondeur 11 mm (.433”) dans de l’acier inoxydable AISI 303, X2CrNiMo 18-9-2, 1.4305)
Automobile
- Avec CrazyMill Cool
Injecteur de carburant (p. ex. fraisage de plusieurs rainures Ø 2.5 mm (.0984”) / profondeur 2.5 mm (.0984”) dans de l’acier inoxydable austénitique, X5CrNi18-10, 1.4301, AISI 304)
Pièce pour embrayage (p. ex. perçage Ø 3.9 mm (.154”), profondeur 18 mm (.709”), dans de l’acier inoxydable X14CrMoS-17, 1.4104, AISI 430F)
Élément d’injection (p. ex. perçage étagé Ø 2.8 – 4 mm (.110” - .157”) / profondeur 11 mm (.433”) dans de l’acier inoxydable martensitique, X20Cr13, 1.4021, AISI 420)
- Avec alésoir sur mesure
Tubulure de pression (p. ex. alésage de finition pour une précision de diamètre et une qualité de surface maximales, Ø 5.515 mm (.217”) / profondeur de perçage 40 mm (1.575”) dans de l’acier inoxydable austénitique, X5CrNi18-10, 1.4301, AISI 304)
Construction de machines
Boulon de verrouillage (p. ex. ébavurage d’un perçage transversal Ø 1 mm (.0393”) dans de l’acier inoxydable austénitique, X5CrNi18-10, 1.4301, AISI 304)
Industrie agro-alimentaire
Soupape à vapeur pour machine à café (p. ex. perçage Ø 2.75 mm (.108”), profondeur 15 x d dans de l’acier inoxydable martensitique AISI 340)
Pièce de soupape de machine à café (p. ex. perçage avec différents diamètres et une profondeur de 28 mm (1.102") dans de l’acier inoxydable austénitique, X2CrNiMo18-14-3, 1.4435, AISI 316L)
Hydraulique
- Avec CrazyDrill SST-Inox / pilotage en biais avec CrazyDrill Crosspilot
Volet de protection (p. ex. perçage Ø 0.4 mm (.0157”) / profondeur 0.9 mm (.0354”) dans de l’acier inoxydable austénitique, X5CrNiMo17-12-2, 1.4401, AISI 316)
Composant hydraulique (p. ex. perçage Ø 4 mm (.157”), profondeur 10 x d dans de l’acier inoxydable austénitique X2CrNiMo18-14-3, 1.4435, AISI 316L)
Les produits
Mikron Tool offre une série d’outils standardisés qui ont été spécialement développés pour l’enlèvement par copeaux de matériaux dits difficiles et qui conviennent pour l’usinage inox (d’aciers inoxydables et résistants aux acides).
De même, les possibilités des outils sur mesure sont multiples et variées – forets (aussi sou la forme d’un foret étagé), fraises, alésoirs, outils d’ébavurage, outils de tournage, outils de forme et outils combinés.
- Centrage dans la gamme de diamètres de 0.3 à 6 mm (.0118” à .236”), outil de centrage à refroidissement interne
- Pilotage dans la gamme de diamètres de 0.2 à 2 mm (.008” à .079”), profondeur de perçage 3 x d, foret avec refroidissement interne, avec chanfrein à 90°
- Pilotage dans la gamme de diamètres de 1 à 6.35 mm (.039” à .25”), profondeur de perçage 3 x d, foret avec refroidissement interne, avec chanfrein à 90°
- Pilotage dans des surfaces biaises de 0.4 à 6.35 mm (.0157” à .25”)
- Perçage dans la gamme de diamètres de 0.2 à 2 mm (.008” à .0787”), profondeur jusqu'à 12 x d, foret avec ou sans refroidissement interne
- Perçage dans la gamme de diamètres de 1 à 6.35 mm (.039” à .25”), profondeur jusqu’à 40 x d, foret à refroidissement interne
- Perçage profond dans la gamme de diamètres de 0.75 à 6 mm (.0295” à .236”), profondeur jusqu’à 15 x d, foret à refroidissement interne
- Perçage profond dans la gamme de diamètres de 1 à 6 mm (.0393” à .236”), profondeur jusqu’à 40 x d, foret à refroidissement interne
- Micro-perçage de trous profonds dans la gamme de diamètres de 0.2 à 1.2 mm (.008” à .0472”), profondeur de perçage jusqu’à 50 x d, foret avec refroidissement interne
- Fraisage de rainures, de contours et de poches dans la gamme de diamètres de 0.3 à 8 mm (.0118” à .315”), profondeur de fraisage jusqu’à 5 x d, fraise à refroidissement interne
CrazyMill Cool Cylindrique & Torique
- Fraisage par copiage et contournage dans la gamme de diamètres de 0.3 à 8 mm (.0118” à .315”), profondeur de fraisage jusqu’à 5 x d, fraise à refroidissement interne
- Entrer verticalement dans le matériau jusqu’à 1 x d, fraise plongeante dans la gamme de diamètres de 1 à 8 mm (.039” - .315”), profondeur de fraisage jusqu’à 2.5 x d, fraise à refroidissement interne
- Chanfreinage et ébavurage à l’avant et à l’arrière dans la gamme de diamètres de 0.4 à 6 mm (.0157” à .236”)
- Outils sur mesure dans la gamme de diamètres de 0.1 à 32 mm (.0039” à 1.259)
Selon l’application considérée, d’autres outils de la gamme Crazy peuvent aussi convenir pour l’usinage d’aciers inoxydables. Contactez-nous ici pour en apprendre davantage sur ces possibilities.