AUSA special steels | Free-cutting steels: amélioration de l'usinabilité de l'acier

Dans notre dernière publication sur les aciers spéciaux, nous avons parlé des différentes familles de ces types d’acier. Parmi eux, le type d’acier que nous allons vous présenter en fait partie.

Nous considérons le free-cutting steels comme un type d’acier présentant une grande usinabilité, c’est-à-dire un acier qui peut être facilement usiné par une élimination des copeaux.

Pourquoi sommes-nous intéressés à produire des aciers avec une grande usinabilité?

Les processus d’usinage par élimination des copeaux permettent d’obtenir des pièces de haute complexité et de précision dimensionnelle. Cependant, pour pouvoir produire de longues séries de pièces à un coût acceptable, il est nécessaire de pouvoir fabriquer à haute vitesse.

Une durée de vie plus longue de l’outil, un meilleur écoulement des copeaux lors de l’usinage, une qualité supérieure de la finition de la pièce et un retrait facile du copeau sont des facteurs qui se produisent lorsqu’on a une plus grande usinabilité de l’acier, ce qui permet des vitesses d’usinage plus élevées.

À ce stade, nous devons nous démarquer du secteur du tournage des barres: les ouvriers métallurgistes des pièces de révolution où les productions les plus efficaces sont réalisées grâce aux processus automatiques d’alimentation et d’usinage et où les free-cutting steels sont utilisés.

Free-cutting steels

Ces aciers sont définis dans la norme EN10087. Ils sont essentiellement des aciers au carbone avec une teneur élevée en soufre ou en soufre et en plomb. Ils sont divisés en aciers soit non destinés au traitement thermique, au besoin de durcissement soit aux aciers à durcissement direct.

Cependant, d’autres aciers qui ne sont pas inclus dans cette norme sont considérés comme ayant une usinabilité améliorée en modifiant leur composition par addition de soufre et /ou de plomb; des matériaux aussi différents que les aciers non alliés et les aciers inoxydables ont une meilleure usinabilité lorsqu’ils contiennent un pourcentage de soufre en poids supérieur à 0,015%.

Dans le cas de certains aciers au carbone, on peut ajouter jusqu’à 0,35% de plomb pour améliorer l’usinabilité.

Mécanisme pour améliorer l’usinabilité de l’acier

L’ajout d’éléments tels que le soufre et le plomb produit des inclusions qui améliorent la lubrification de l’outil pendant le processus de coupe, favorisant à son tour la rupture du copeau en donnant de la fragilité à l’acier; Cette fragilité augmente avec l’addition de phosphore.

Les sulfures de manganèse sont les principaux ingénieurs du free-cutting steels, donc les free-cutting steels ont des teneurs élevées en soufre et manganèses pour leur formation.

D’autres éléments tels que le sélénium ou le tellure pourraient également être ajoutés pour améliorer la morphologie de ces inclusions.

Certains free-cutting steels (norme EN10087)

Quelques aciers avec une usinabilité améliorée

D’autres facteurs à prendre en compte pour améliorer l’usinabilité en plus de la composition chimique

Nous devons tenir compte du fait que, selon leur microstructure, les aciers peuvent avoir une meilleure ou une moins bonne usinabilité. Pour cette raison, l’état et la finition de l’acier ont une influence sur l’usinabilité:

L’acier recuit a une meilleure usinabilité car il présente une structure plus homogène et plus “douce” que les aciers excessivement dur.
L’acier étiré à froid a parfois une usinabilité plus élevée, en raison de sa précision dimensionnelle, ce qui favorise une performance optimale dans les machines automatiques à grande vitesse, et parce que le durcissement causé par le processus d’étirage à froid augmente l’usinabilité dans les aciers très doux en évitant d’abîmer l’outil.

En conclusion, les free-cutting steels sont un choix exceptionnel pour l’usinage à grande vitesse et, jusqu’à présent, aucun substitut aussi efficace n’a été trouvé pour ce type de procédé.

Cependant, il faut tenir compte du fait que ce qui augmente l’usinabilité peut aggraver des facteurs tels que la qualité de la surface, la ténacité ou la résistance à la fatigue, entre autres; et c’est pourquoi, pour sélectionner le bon acier, nous devons prendre en considération non seulement le processus mais aussi l’application finale.

AUSA Special Steels possède un large stock de free-cutting steels et possède les meilleurs spécialistes qui peuvent vous donner plus d’informations ou de conseils techniques sur ce type de produits