1. Propriétés des matériaux contribuant à la difficulté d'usinage
Haute résistance et dureté à haute température
L'Inconel 600 conserve une résistance significative même à des températures allant jusqu'à 700-900 degrés. Pendant l'usinage, la température de la zone de coupe peut dépasser 600 degrés, mais le matériau ne se ramollit pas comme l'acier au carbone. Cela signifie que l’outil de coupe doit résister en permanence à des charges mécaniques élevées, ce qui entraîne une usure rapide de l’outil.
Faible conductivité thermique
La conductivité thermique de l'Inconel 600 est bien inférieure à celle de l'acier. En conséquence, la chaleur générée lors de la coupe n'est pas efficacement dissipée dans la pièce ou les copeaux, mais est concentrée dans la pointe de l'outil de coupe. Cette température élevée localisée accélère l’usure des outils, notamment l’usure en cratère et l’usure en dépouille.
Travail solide-Tendance au durcissement
Le travail en Inconel 600-durcit rapidement lorsqu'il est travaillé à froid-. Lors de l'usinage, le matériau situé sous l'arête de coupe est déformé plastiquement, ce qui entraîne un durcissement significatif de la couche superficielle. Si l'outil frotte contre cette couche durcie (par exemple, en raison d'avances/vitesses inappropriées ou d'une déviation de l'outil), l'outil peut rapidement s'émousser ou même s'écailler.
Haute ténacité et ductilité
L'alliage est très résistant et ductile, ce qui donne lieu à des copeaux longs et continus. Ces copeaux sont difficiles à briser, peuvent s'enrouler autour de l'outil ou de la pièce et provoquer une mauvaise finition de surface, un écaillage de l'outil et des risques pour la sécurité.
Inclusions abrasives
L'Inconel 600 contient du chrome et d'autres éléments d'alliage qui forment des carbures durs et des phases intermétalliques. Ces particules agissent comme des abrasifs, augmentant l’usure des outils, notamment lors de l’utilisation d’outils en carbure.
2. Défis d'usinage spécifiques
Usure rapide des outils
Usure des flancs : causée par la pression de contact élevée et l'abrasion entre le flanc de l'outil et la pièce à usiner.
Usure en cratère : due à la température élevée et à l'affinité chimique entre le matériau de l'outil et la pièce, entraînant une usure par diffusion.
Encoche : se produit à la profondeur de la ligne de coupe en raison du matériau écroui-, provoquant des concentrations de contraintes localisées et une défaillance de l'outil.
Forces de coupe élevées
La haute résistance et la ténacité de l'Inconel 600 entraînent des forces de coupe nettement plus élevées que celles de l'usinage de l'acier au carbone. Cela nécessite des machines-outils rigides, des fixations solides et des outils stables pour éviter les vibrations et la déviation des outils.
Mauvais contrôle des copeaux
Des copeaux continus et filandreux sont courants et peuvent :
interférer avec le processus de coupe,
endommager la surface usinée,
provoquer une casse de l'outil,
et présentent des risques pour la sécurité.
Problèmes d'intégrité de la surface
L'écrouissage-et les températures de coupe élevées peuvent entraîner :
contraintes résiduelles superficielles,
changements microstructuraux (par exemple, bandes de déformation),
durée de vie réduite en fatigue du composant usiné s’il n’est pas correctement contrôlé.
3. Pratiques d'usinage recommandées pour atténuer les difficultés
Bien que l'Inconel 600 soit difficile à usiner, une sélection appropriée des outils et des paramètres peut améliorer les résultats :
Matériaux d'outils
Les carbures cémentés avec des grains fins et des revêtements-résistants à l'usure (par exemple, TiAlN, TiCN, AlTiN) sont couramment utilisés pour l'ébauche et la finition.
Le nitrure de bore cubique (CBN) convient à la finition à grande vitesse-et au tournage dur, offrant une excellente résistance à l'usure à haute température.
Les outils en céramique (par exemple, SiAlON) peuvent être utilisés pour l'usinage à grande vitesse-mais nécessitent des machines très rigides et des configurations stables.
Paramètres de coupe
De faibles vitesses de coupe sont essentielles pour réduire la génération de chaleur (généralement 10 à 30 m/min pour les outils en carbure).
Des avances modérées à élevées aident à minimiser le frottement et à réduire la profondeur de la couche d'écrouissage-.
Profondeur de coupe adéquate pour garantir que l'outil pénètre sous la surface écrouie-des passes précédentes.
Liquide de refroidissement et lubrification
Les systèmes de refroidissement à haute-pression (70 à 140 bars) sont souvent utilisés pour améliorer le bris des copeaux, réduire la température de l'outil et éliminer les copeaux.
Les liquides de refroidissement à base d'huile-ou semi-synthétiques avec de bons additifs extrême-pression (EP) sont préférés pour réduire la friction et l'usure.
Géométrie de l'outil
Angles de coupe positifs pour réduire les forces de coupe et améliorer le flux des copeaux.
Porte-outils et inserts solides et stables pour résister à la déflexion.
Brise-copeaux spécialement conçus pour les matériaux durs afin de favoriser la segmentation des copeaux.
Stratégie d'usinage
Machines-outils et fixations rigides pour éviter les vibrations.
Minimiser le porte-à-faux de l’outil pour augmenter la stabilité.
Utiliser le fraisage en montée lorsque cela est possible pour réduire les-effets d'écrouissage.
4. Résumé
L'Inconel 600 est un matériau très difficile à usiner en raison de sa combinaison de résistance à haute température, de faible conductivité thermique, d'écrouissage, de ténacité et d'abrasivité. Ces propriétés entraînent des forces de coupe élevées, une usure rapide des outils, un mauvais contrôle des copeaux et des problèmes potentiels d'intégrité de surface. Un usinage réussi nécessite une sélection minutieuse des matériaux des outils, des paramètres de coupe optimisés, une application efficace du liquide de refroidissement et une concentration sur la rigidité et la stabilité.
