USINABILITE

1- Dfinition:

Lusinabilit peut tre dfinie comme laptitude dun matriau subir une mise en forme par enlvement de matire.

2- Critre dusinabilit:

Les principaux paramtres pris en compte lors de la caractrisation de lusinabilit sont;

la dure de vie des outils (volution de leurs usure au cours du temps);

Les conditions de coupe;

Les efforts de coupe et la puissance consomme par la coupe;

Le fractionnement du copeau;

Ltat de surface obtenu sur la pice;

La tenue des cotes;

La productivit.

3- Caractrisation de lusinabilit:Il nexiste pas de critre universel pour caractriser lusinabilit, mais on peut citer les principaux essais courants:

3-1- suivi de lusure et mort doutils: En tournage avec des outils en acier rapide: Mathon, essai de tournage acclr Ugine; En tournage avec des outils en carbure massif ou revtu: suivi de lusure de loutil (dpouille, cratre, entaille) au cours du temps pour des conditions de coupe donnes. Lessai Vb 30/0,3 avec carbure massif illustre bien cette catgorie dessais: vitesse pour laquelle loutil aura une usure en dpouille de 0,3 mm aprs 30 min dusinage (figure 1); lessai Vb 15/0,15 consiste dterminer la vitesse qui permet dobtenir 0,15 mm dusure en dpouille sur un outil en carbure revtu aprs 15 min de tournage;

Essai longue dure en perage: essais 50 trous.

3-2- Essais de fragmentation de copeaux:Ils conduisent un diagramme profondeur de passe/avance de bon fractionnement et pour une vitesse donne.

3-2- Mesure des efforts de coupe: Dtermination de zones optimales de fonctionnement: le choix de la vitesse se fait en ralisant une courbe effort/vitesse prsentant une gamme de vitesses dans laquelle les efforts sont un minimum stable. Il est donc prfrable dusiner dans cette gamme car elle favorise des dures de vie des outils plus longues;

Essai de perage courte dure: mesure des efforts de perage (couple, effort de pntration) et dtermination des courbes efforts/vitesses.4- Paramtres influant sur lusinabilit:4-1- proprits physiques:a- conductivit thermique:

Une mauvaise conductivita pour consquence:

des tempratures linterface outil/copeau leves et des efforts de coupe importants;

une usure des outils par fatigue thermique.

b- coefficient de dilatation:

Un coefficient de dilatation lev a une influence directe sur la tenue des cotes et sur les dformations des pices usines. Ceci implique une altration de la prcision dusinage.c- coefficient de frottement outil/copeau:Un coefficient de frottement lev conduit une usure rapide des outils et leurs dgradations de type adhsion.

4-2- Proprits mtallurgiques froid:

a- caractristiques mcaniques et crouissabilit:Le taux dcrouissage dun matriau dgrade largement son usinabilit (figure 2) alors quune augmentation de la duret amliore la fragmentation des copeaux.Les lments dalliage ont des influences diverses sur lcrouissabilit:

le carbone et lazote laugmentent;

le cuivre la diminue (figure 3).b- taille du grain:

Une structure grains fins est un facteur pnalisant pour lenlvement du mtal. En revanche, le grain fin donne un meilleur aspect de surface.

4-3- Proprits mtallurgiques chaud:

La vitesse de dformation ainsi que la temprature dans les zones les plus chaudes du copeau se situent dans le domaine du corroyage (dformation plastique) chaud. Il faut donc tenir compte: des changement de phase: formation daustnite dans les aciers martensitiques et les ferritiques non stabiliss.

Du rle des lments daddition chaud.

Dans les aciers inoxydables austnitiques, le molybdne dtriore fortement lusinabilit (figure 4). Le carbone et lazote aggravent lusure des outils haute temprature.

4-4- Inclusions:

a- Additions de soufre:

Laddition de soufre est une voie damlioration de lusinabilit (figure 5). Il favorise un bon fractionnement du copeau. Le soufre conduit la formation de sulfures de manganse, lgrement substitus au chrome. La prsence de ces sulfures a malheureusement linconvnient de dgrader la rsistance la corrosion, la soudabilit et les proprits de dformation chaud et froid.

b- Contrle des oxydes:

Unenouvelle voie damlioration de lusinabilit exempte dinconvnients prcits est mise en place grce au contrle des inclusions doxydes.Les inclusions doxyde de type alumine et chromite sont dures et nfastes lusinabilit. Elles ont un caractre abrasif qui va conduire des usures rapides des outils de coupe. A linverse, un ajout de calcium conjugu un contrle prcis de llaboration permet de remplacer les inclusions

dures par des oxydes basse temprature de fusion du diagramme tertiaire CaO-Al2O3-SiO2 (figure 6). Une meilleure fragmentation de copeaux est obtenue (figure 8). Dans le cas des aciers rapides, les effets des oxydes sont bnfiques lorsque les conditions dusinage sont relativement svres (perage avec forte avance par exemple) (figure 7).

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