L'industrie de la coupe des métaux produit une très grande variété de composants usinés à partir de nombreux matériaux différents. Chaque matériau possède ses propres caractéristiques uniques, influencées par les éléments d'alliage, le traitement thermique, la dureté et d'autres facteurs. Ces caractéristiques influencent le choix de la géométrie de l'outil de coupe, de la nuance et des paramètres de coupe. Pour simplifier ce processus, les matériaux des pièces sont classés en six grands groupes selon les normes ISO, chacun ayant des propriétés uniques affectant l'usinabilité.
Acier (P)
L'acier est le matériau le plus couramment usiné, offrant un équilibre entre résistance et usinabilité. Il est utilisé dans diverses industries, notamment l'automobile, la construction et la fabrication d'équipements lourds. L'usinabilité varie en fonction de la teneur en carbone et des éléments d'alliage, les aciers à faible teneur en carbone étant plus faciles à couper et les aciers à haute teneur en carbone ou alliés nécessitant des outils spécialisés.
Exemples d'acier :
Aciers au carbone – 1005, 1010, 1018, 1020, 1045, 1050, A36, 44W
Aciers alliés – 4130, 4140, 4145, 4340, 8620, 6150, 52100
Acier inoxydable (M)
L'acier inoxydable est résistant à la corrosion et largement utilisé dans les industries médicale, alimentaire et aérospatiale. Cependant, il présente des défis d'usinage en raison de sa tendance à l'écrouissage, ce qui entraîne une usure excessive de l'outil. Il nécessite des vitesses de coupe optimisées et des revêtements d'outils conçus pour réduire l'accumulation de chaleur.
Exemples d'acier inoxydable :
Austénitique – 301, 302, 303, 304, 304L, 316, 316L
Martensitique – 410, 416, 420, 440C
Ferritique – 430, 446
Duplex – 2205, 2507
Fonte (K)
La fonte est reconnue pour son excellente résistance à l'usure et ses propriétés d'amortissement, ce qui en fait un matériau privilégié pour les composants de moteur et les équipements industriels. Elle existe en différents types, tels que la fonte grise, ductile et blanche, chacun nécessitant des stratégies d'usinage différentes en raison des variations de dureté et de fragilité.
Exemples de fonte :
Fonte grise – ASTM A48 Classe 20, Classe 30, Classe 40
Fonte ductile – ASTM A536 Grade 60-40-18, 65-45-12, 80-55-06
Fonte malléable – ASTM A47 Grade 32510, 35018
Métaux non ferreux (N)
Les métaux non ferreux, notamment l'aluminium, le cuivre et le laiton, sont légers et très résistants à la corrosion. Ils sont couramment utilisés dans les applications aérospatiales et électriques. Leur usinabilité est généralement bonne, bien que des facteurs tels que la tendreté du matériau et la formation d'arêtes rapportées doivent être gérés.
Matériaux non ferreux :
Alliages d'aluminium – 2024, 6061, 6063, 7075
Laiton – C36000, C46400
Bronze – C93200 (SAE 660), C95400
Cuivre – C11000
Titane – Grade 2, Grade 5 (Ti-6Al-4V)
Superalliages résistants à la chaleur (S)
Les superalliages tels que l'Inconel et les alliages de titane sont conçus pour résister à des températures et des pressions extrêmes, que l'on trouve couramment dans les industries aérospatiale et de production d'énergie. Ces matériaux sont difficiles à usiner en raison de leur haute résistance et de leur faible conductivité thermique, nécessitant des outils et des techniques de coupe spécialisés.
Exemples de superalliages résistants à la chaleur :
À base de nickel – Inconel 600, 625, 718 ; Hastelloy C276 ; Monel 400
À base de cobalt – Stellite 6, Stellite 21
À base de fer – A-286
Matériaux durcis (H)
Les aciers trempés sont utilisés dans l'outillage et les applications à haute résistance en raison de leur durabilité extrême. L'usinage de ces matériaux nécessite des outils de coupe avancés tels que des inserts en CBN ou en céramique pour gérer les niveaux élevés de chaleur et de dureté.
Matériau durci :
Aciers à outils – D2, A2, O1, H13, M2
Aciers cémentés – 8620, 9310
Aciers à roulements – 52100
Nuances trempées par induction – 1045, 4140
