Usinage de l’acier : en quoi consiste-t-il et quels sont les procédés habituels ?

L’usinage de l’acier est l’ensemble des procédés industriels qui sont effectués sur une pièce de matière première ou de produit semi-fini en acier (comme une barre, un tube ou une tôle fabriquée à partir de forgeage ou de moulage, entre autres), en éliminant les excès de matériau ou celui non désiré pour acquérir la forme et la taille finales souhaitées pour la fabrication.

L’acier inoxydable est l’un des matériaux les plus utilisés dans le domaine de l’usinage, en particulier dans les brides et les tubes, car il possède de multiples propriétés, telles que la résistance à la corrosion, à l’oxydation et aux températures élevées, étant recyclable, ayant une résistance et une dureté supérieures à celles des autres métaux, ayant une bonne finition esthétique et étant facile à nettoyer et à entretenir.

L’usinage des aciers inoxydables varie en fonction des éléments de l’alliage, des traitements thermiques qu’il subit et des procédés de fabrication qu’il a subis. Dans cet article, nous parlerons de l’usinage de l’acier et de ses différents types.

5 types d’acier inoxydable

Comme nous l’avons déjà commenté dans d’autres articles, il existe jusqu’à 5 types d’acier, à savoir :

Acier austénitique : Ce type d’acier présente une teneur en nickel de plus de 7%, entre 16 à 28% de teneur en chrome, et une très faible teneur en carbone, ce qui permet une haute résistance à la corrosion, une bonne malléabilité et soudabilité et d’excellentes propriétés mécaniques. Les grades 304 et 316 sont les plus utilisés. Dans cet article, vous pouvez obtenir plus d’informations sur ce type d’acier.

Acier ferritique : ce type d’acier a des alliages avec du chrome dans une gamme de 10,5% à 30%, mais avec une très faible teneur en carbone (0,08 % par rapport aux aciers martensitiques), ce qui le rend économique et avec des propriétés de résistance à la corrosion et de dureté assez bonnes. En plus, contrairement aux austénitiques, les ferritiques sont magnétiques. Certaines nuances peuvent contenir du molybdène, du silicium, de l’aluminium, du titane et du niobium, ce qui leur confère des caractéristiques différentes. Dans cet article, vous pouvez obtenir plus d’informations sur ce type d’acier.

Acier martensitique : il a une teneur élevée ou faible en carbone (jusqu’à 1,2%), 12% de chrome et est construit autour de fer de type 410. Sa microstructure de martensite tétragonale centrée sur le corps le rend durcissable par traitement thermique (par refroidissement), lui donne de la dureté et de la résistance. Il est principalement utilisé pour les outils médicaux (scalpels, rasoirs et pinces internes). La martensite non trempant est de faible dureté et donc cassante.

Acier duplex : riche en chrome (19-32%) et en molybdène (jusqu’à 5%) et plus faible en nickel que les aciers inoxydables austénitiques, ce qui le rend deux fois plus résistant. Sa microstructure mixte offre une résistance améliorée à la fissuration par corrosion sous contrainte due au chlorure par rapport aux aciers inoxydables austénitiques de type 304 et 316. Cela le rend plus cher.

Acier trempé par précipitation : Ils contiennent du chrome et du nickel, qui offrent une combinaison optimale des propriétés des aciers inoxydables martensitiques et austénitiques. Avec les premiers, ils partagent leur capacité à acquérir une résistance élevée par traitement thermique, et ils ont des seconds une grande résistance à la corrosion. Ceci est obtenu après addition d’un ou plusieurs des éléments de cuivre, aluminium, titane, niobium et molybdène à une matrice martensitique ou austénitique soumise à un processus de traitement thermique qui conduit à son durcissement.

Types d’usinage de l’acier

Usinage de l’acier sans enlèvement de copeaux

Ce sont des procédés d’usinage (appelés aussi formage). Les pièces métalliques (à l’exception des pièces moulées) subissent ce type d’usinage au moins une fois lors de leur fabrication, et souvent plusieurs. En n’éliminant pas les copeaux, il permet d’importantes économies de matière. Dans cet article, vous pouvez lire plus des informations sur ce type d’usinage.

Dans le cas de l’acier, deux des procédés d’usinage sans enlèvement de copeaux les plus courants sont le moulage et le forgeage. Dans le cas des tubes en acier par exemple, ils peuvent être forgés, laminés plusieurs fois, moulés sous forme tubulaire, refroidis, etc. Un autre exemple d’usinage sans enlèvement de copeaux est le pressage et le filetage, également courant dans le cas des tubes en acier.

Il y a ceux qui n’incluent pas ces processus dans l’usinage, car techniquement, la matière n’est pas éliminée, mais la pièce est transformée en forme et en taille, et c’est pourquoi ils choisissent de les appeler processus de formage.

Forgeage de l’acier : consiste à déformer l’acier (à froid ou à chaud) en appliquant des efforts de compression localisés avec des outils tels qu’un marteau, afin de calibrer ses dimensions ou de modifier sa forme.

Laminage de l’acier : comme le forgeage, il cherche à déformer l’acier (à froid ou à chaud), en l’introduisant dans ce cas-ci entre une ou plusieurs paires de rouleaux qui tournent en sens inverse l’un de l’autre pour réduire son épaisseur et le rendre plus uniforme.

Extrusion de l’acier : Ce procédé, de la même façon que les précédents, vise à déformer l’acier en le faisant couler dans un massicot (moule de forme définie) lorsque l’on demande des sections transversales complexes que le laminage ne permet pas.

Bien que ces trois procédés soient les plus courants, il en existe aussi d’autres comme le tirage ou le tréfilage, entre autres.

Usinage de l’acier par abrasion

Comme nous avons élargi dans cet article, l’usinage par abrasion est le processus d’élimination de l’excès de matériau dans une pièce métallique en l’usant en petites quantités, provoquant le décollement des particules de matériau. La machine-outil utilisée pour ce type d’usinage est la meule abrasive, un type de disque dont la surface est faite de matériaux abrasifs très durs qui enlèvent de très petites quantités de matière en grattant sa surface. Ainsi, des limites de tolérance et des finitions de surface sont atteintes que d’autres processus d’usinage ne peuvent atteindre, mais dans un intervalle de temps plus long.

Il s’agit d’un procédé utilisé principalement dans la fonte et certains types d’acier, comme l’acier trempé, mais pas tellement dans l’acier inoxydable, l’aluminium ou le laiton, car ils ont tendance à obstruer la roue plus souvent.

Il peut constituer, comme l’usinage sans enlèvement de copeaux, un procédé qui s’ajoute à d’autres types d’usinage comme ceux qui enlèvent de copeaux, qui ont éliminé des impuretés majeures, pour terminer de rectifier avec précision. Après lui, d’autres procédés de polissages peuvent suivre, comme l’ébavurage, qui est réalisé après des procédés d’usinage par enlèvement de copeaux comme la découpe de disques, ou le marquage de pièces. Il y a ceux qui incluent l’usinage par abrasion comme un type d’usinage avec enlèvement de copeaux, car bien que minime, il y a une extraction de l’excès de matière.

Ébavurage ou rectification de l’acier : c’est un processus qui élimine l’excès de matière dans des pièces qui ont déjà subi d’autres usinages, et peut être réalisé avec des meules abrasives, avec du sable ou des pierres abrasives, avec l’électro-polissage, etc.

Usinage de l’acier avec enlèvement de copeaux

Nous avons déjà expliqué dans cet a href= »https://ferrosplanes.com/mecanizado-por-arranque-de-viruta/ »>article sur l’usinage avec enlèvement de copeaux que celui-ci est souvent considéré comme un usinage lui-même, puisque c’est celui qui extrait spécifiquement de la matière. Ce sont des procédés grâce auxquels la matière est arrachée ou coupée avec un outil générant des déchets ou des copeaux, en utilisant plusieurs tranchants ou lames parfaitement définies. Il existe une grande variété d’usinages avec enlèvement de copeaux, comme le perçage, le sciage (par scie, laser…) ou le fraisage. Selon le type d’usinage par enlèvement de copeaux, les déchets sont plus ou moins importants, et donc le besoin de procédés de rectification ultérieurs (comme l’ébavurage) est différent.

Les procédés d’usinage de l’acier avec enlèvement de copeaux par excellence sont le sciage, le perçage, le fraisage et le rabotage.

Perçage de l’acier : Il s’agit d’une catégorie de procédés qui incluent des machines-outils rotatives à double tranchant (perceuses, tours, etc.) pour créer des trous ronds parallèles à l’axe de rotation dans la pièce en acier. Il peut être complété par un procédé d’alésage, qui vise à agrandir les trous préalablement découpés dans le matériau pour atteindre des tolérances très serrées.

Fraisage de l’acier : Il s’agit d’un processus qui utilise une surface de coupe rotative avec plusieurs lames qui créent des trous non circulaires ou découpent des motifs spécifiques dans la pièce d’acier. La machine-outil qui l’exécute est la fraiseuse.

Sciage de l’acier : Le sciage est l’un des types d’usinage par enlèvement de copeaux les plus courants, avec les trois précédents. C’est l’opération qui consiste à déplacer l’outil de coupe (scie, cisaille -dont l’opération, la cisaille, est souvent considérée comme un procédé d’usinage différent-, disque, faisceau laser…) au contact de la pièce d’acier.

Rabotage de l’acier : c’est une opération à mi-chemin entre l’usinage par abrasion et l’usinage par enlèvement des copeaux, qui enlève une partie de l’acier pour produire une surface plane horizontale, verticale ou inclinée, à l’aide d’un bras ou d’un chariot qui effectue un mouvement de va-et-vient, tandis que la table de travail effectue les mouvements qui donnent la profondeur de la coupe et progression.

Tournage de l’acier : c’est un procédé qui consiste à faire tourner une pièce d’acier sur son axe tandis qu’un outil de coupe (généralement un tour) lui donne une forme spécifique.

Bien qu’il s’agit des procédés d’usinage de l’acier les plus courants, nous pouvons également mettre en valeur le poinçonnage, le brochage, le mortaisage, le limage, etc.

Spécialistes de l’usinage de l’acier

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