Depuis sa découverte en 1913 , le développement et l'utilisation de l'acier inoxydable ont connu une croissance exponentielle. Face à la forte demande de pièces en acier usinées CNC complexes et de haute précision , à la fois robustes, résistantes à la corrosion et durables, votre projet d'usinage CNC de l'acier inoxydable représente un choix judicieux pour votre production !
Cet article présente les différentes catégories et qualités d'acier inoxydable à prendre en compte pour l'usinage CNC. Il aborde également les avantages généraux de l'usinage CNC de l'acier inoxydable, des conseils pour surmonter les principaux défis que vous pourriez rencontrer et ses domaines d'application industriels.
Comprendre l'usinage CNC de l'acier inoxydable
L'usinage CNC de l'acier inoxydable est une technologie de production de pointe qui utilise des machines informatisées pour produire efficacement et avec précision des pièces en acier inoxydable de haute précision.
Vous avez donc besoin d’une machine à commande numérique par ordinateur (CNC) équipée d’outils d’usinage adaptés.
Ainsi, l’usinage CNC de l’acier inoxydable nécessite que vous disposiez d’une conception numérique de la pièce que vous avez l’intention de produire.
Le logiciel de fabrication assistée par ordinateur (FAO) vous aide à traduire la conception numérique de la pièce dans un langage ou un code que votre machine peut lire et envoyer des instructions d'usinage aux outils.
Comme les instructions peuvent être enregistrées, cette technologie vous permet d'effectuer automatiquement des tâches répétitives de manière efficace, sans risque d'erreurs généralement observées dans les approches d'usinage manuelles.
Les 3 principaux procédés d'usinage CNC de l'acier inoxydable
L'usinage de l'acier inoxydable comprend les trois processus suivants :
- Fraisage CNC SS : Il s'agit du processus de production d'acier inoxydable de haute précision Composants de fraisage CNC en utilisant des fraises rotatives CNC spéciales.
Tournage CNC SSIl s'agit d'un procédé d'usinage CNC où la pièce en acier inoxydable tourne autour d'un outil de coupe adapté pour former la pièce en acier inoxydable souhaitée. Un guide complet sur le tournage CNC est disponible. ici. - Perçage CNC SS : Il s'agit de réaliser des trous ou des filetages de tailles spécifiques sur de l'acier inoxydable. Pièces de perçage CNC.
Types et nuances d'aciers inoxydables pour l'usinage CNC
Il existe cinq types, catégories ou familles d'acier inoxydable. Chaque catégorie comprend des nuances d'acier inoxydable parmi lesquelles vous pouvez choisir en fonction de vos différentes pièces usinées par commande numérique (CNC). Voici les points à prendre en compte lors du choix d'une nuance d'acier inoxydable pour l'usinage CNC.
Vous trouverez ci-dessous les 5 catégories et grades SS que vous devez connaître.
Acier inoxydable austénitique
Comme son nom l'indique, l'acier inoxydable austénitique possède une structure austénitique. Cet acier inoxydable est amagnétique et constitue l'alliage d'acier le plus couramment utilisé en usinage CNC. Environ 70 % de l'acier inoxydable produit appartient à cette famille.
Les principaux éléments d'alliage du matériau sont le nickel et le chrome, ainsi que le manganèse, l'azote et le molybdène. D'autres éléments peuvent être ajoutés pour obtenir les propriétés souhaitées.
Parmi les propriétés qui font de l'acier inoxydable austénitique un matériau idéal pour vos pièces usinées CNC, on peut citer :
- Soudabilité
- Formabilité
- Résistance à la corrosion
Nuances d'acier inoxydable austénitique
Vous trouverez ci-dessous quelques-unes des nuances d'acier inoxydable austénitique les plus courantes que vous pouvez envisager pour vos différents projets d'usinage CNC :
Acier inoxydable de qualité 301
Si votre usinage CNC en acier inoxydable nécessite des pièces à haute résistance, résistantes à la corrosion et à une bonne formabilité, c'est la nuance que vous pouvez envisager pour l'usinage CNC.
Acier inoxydable de qualité 302
Outre sa teneur en chrome et en nickel, cette nuance d'acier inoxydable présente une teneur élevée en carbone. Sa grande résistance mécanique et à la corrosion en fait un matériau idéal pour l'usinage CNC de pièces complexes en acier inoxydable.
Acier inoxydable de qualité 303 | Acier inoxydable à usinage libre.
Il s'agit de l'acier inoxydable le plus facile à usiner pour le fraisage CNC. Sa teneur en soufre lui confère un usinage aisé . Cependant, cela entraîne une réduction de sa résistance à la corrosion et de sa dureté.
Acier inoxydable de qualité 304/304L/304H
Le 304 est une nuance d'acier inoxydable polyvalente et équilibrée composée de fer, de chrome, de nickel, de carbone et d'autres éléments d'amélioration.
L'acier allié 304 est également connu sous le nom d'acier inoxydable 18/8. Cela est dû à ses compositions standard en chrome et en nickel, qui sont respectivement de 18 % et 8 %.
L'acier inoxydable présente une résistance élevée à la corrosion et à la corrosion, ce qui en fait un matériau polyvalent pour les pièces en acier inoxydable usinées CNC.
Acier inoxydable de qualité 316
L'acier inoxydable de qualité 316 est un concurrent de premier ordre pour les pièces en alliage d'acier où la ténacité et la résistance à la corrosion sont essentielles.
La nuance SS est enrichie en molybdène, ce qui la rend plus résistante à la corrosion et offre d'excellentes performances à haute température que l'acier allié 304. Le manganèse améliore sa soudabilité et sa formabilité, ce qui la rend idéale pour divers projets d'usinage CNC de l'acier inoxydable.
Alliage 20 acier inoxydable
Également connu sous le nom de Carpenter 20, cette nuance d'acier inoxydable austénitique convient à l'usinage CNC de pièces à haute résistance à la corrosion, notamment à l'acide sulfurique.
Alliage d'acier inoxydable 321H
L'acier inoxydable 321H est un alliage à haute teneur en carbone auquel on a ajouté du titane, ce qui contribue à limiter la précipitation du carbure de chrome.
La précipitation se produit à des températures allant de 425 à 800 degrés Celsius (797 à 1472 degrés Fahrenheit) selon les compositions de l'alliage.
Par conséquent, cette nuance convient à la production de pièces ou de composants de moteur CNC en acier inoxydable qui fonctionnent dans des conditions de température élevée.
Acier allié de nuance 309S
L'acier inoxydable 309S est une autre nuance austénitique adaptée à l'usinage CNC et performante à haute température . Sa teneur élevée en chrome lui confère une excellente résistance à l'oxydation. L'ajout de nickel renforce sa mécanique.
Acier inoxydable ferritique
L'acier inoxydable ferritique appartient à la série AISI 400 des aciers inoxydables.
Ce sont des alliages d'acier magnétiques avec une conductivité thermique supérieure à celle des types austénitiques.
Sa composition principale est le fer, le carbone et une forte teneur en chrome. Il peut contenir peu ou pas de nickel. Comparé à l'acier inoxydable austénitique, l'acier inoxydable ferrique est beaucoup plus facile à usiner.
Étant donné que cet acier inoxydable ne peut pas être traité thermiquement, il est moins résistant que les alliages austénitiques. Cependant, sa bonne résistance à la corrosion le rend idéal pour l'usinage CNC de pièces marines ou décoratives en acier inoxydable.
Nuances d'acier inoxydable ferrique pour l'usinage CNC
Il existe différentes nuances d'acier inoxydable ferrique à prendre en compte pour votre usinage CNC. Parmi les nuances courantes, on trouve l'acier inoxydable 405, l'acier inoxydable 409, l'acier inoxydable 430 et l'acier inoxydable 442.
Pour en savoir plus sur les nuances d'acier inoxydable ferrique, cliquez ici.
Usinage CNC en acier inoxydable duplex
Cette nuance d'acier inoxydable comprend les familles d'aciers inoxydables ferriques et austénitiques. Elle est idéale si votre projet d'usinage CNC exige des pièces en acier inoxydable à haute résistance et à la corrosion.
Cette catégorie est subdivisée en :
- Acier inoxydable duplex standard
- Nuance d'acier inoxydable duplex normale
- Nuance d'acier inoxydable Super Duplex
Voici des exemples courants d’acier inoxydable duplex dont vous pourriez avoir besoin pour votre usinage CNC :
- Duplex 2205 en acier inoxydable
- Acier inoxydable duplex 2507
- Acier inoxydable duplex 2304
Acier inoxydable martensitique et à durcissement par précipitation (PH SS)
L'acier inoxydable martensitique est composé de chrome (11.50 à 18 %), additionné de carbone et de nickel. Il se divise en aciers inoxydables martensitiques à haute teneur en carbone et à faible teneur en carbone.
Ils conviennent aux projets qui nécessitent des pièces à haute résistance, à la ténacité supérieure et à la résistance à la corrosion. Certaines de ses nuances les plus populaires sont :
- 410 en acier inoxydable
- 420 acier inoxydable
- 440A Acier inoxydable
Pour en savoir plus sur l'acier inoxydable martensitique et ses nuances, cliquez ici.
Acier inoxydable à durcissement par précipitation (PH SS)
En plus de la composition standard de l'alliage Fe-Cr-Ni, cette famille SS est enrichie de petites quantités d'autres éléments pour atteindre les propriétés souhaitées.
Les éléments additifs peuvent inclure du titane, de l’aluminium, du cuivre et du niobium.
Les PH SS peuvent être classés en trois catégories, à savoir :
- SS martensitique PH
- Acier semi-austénitique PH SS
- SS PH austénitique
Certaines nuances PH SS courantes pour l'usinage CNC de l'acier inoxydable sont 17-4 PH, 17-7 PH et A-286.
Pour en savoir plus sur PH SS, cliquez ici.
Avantages généraux de l'usinage CNC en acier inoxydable
Voici leurs avantages généraux pour choisir SS pour l'usinage CNC :
Bonne résistance à la corrosion
Les pièces CNC en acier inoxydable présentent une bonne résistance à la corrosion grâce à leur composition en chrome, qui réagit avec l'oxygène pour former une couche protectrice.
Polyvalence de production
Différentes nuances d'acier inoxydable permettent la production facile de différentes pièces usinées CNC pour répondre aux exigences de l'industrie.
Pièces CNC à haute résistance à la traction
L'usinage CNC SS garantit la production de pièces hautes performances et à haute résistance à la traction. Ceci est rendu possible grâce à la présence de divers éléments d'alliage tels que le chrome, le nickel, le titane, le molybdène, etc.
Finition de surface captivante (propriété esthétique)
L'usinage CNC en acier inoxydable vous garantit de produire des pièces qui respirent la beauté !
Plus l'acier inoxydable que vous choisissez contient de chrome, plus vos pièces usinées brilleront sans se ternir avec le temps.
Tolérance aux basses températures | Résistance cryogénique
Les nuances d’acier inoxydable telles que 304 et 304L conservent leurs propriétés même à basse température sans risque de fragilité ou de fissuration.
Défis et solutions de l'usinage CNC en acier inoxydable
Déformation de la pièce en acier inoxydable due à un mauvais réglage ou à une surchauffe
L'acier inoxydable présente une faible conductivité thermique. Cela entraîne une accumulation de chaleur susceptible d'affecter vos outils de coupe et de déformer les pièces. Un mauvais réglage de la pièce en acier inoxydable peut également entraîner une déformation.
Solution:
Assurez-vous que votre machine CNC est configurée pour fonctionner à une vitesse et une avance modérées. Veillez à toujours utiliser l'outil adapté et en parfait état.
Si, pendant l'usinage, vous constatez des signes de surchauffe, arrêtez la machine. Laissez-la refroidir et recherchez les causes possibles.
Pour limiter l'accumulation de chaleur, un système de refroidissement efficace est essentiel. Un liquide de refroidissement à base d'huile est idéal.
Formation de copeaux
L'usinage CNC SS produit de longs copeaux. S'ils ne sont pas éliminés, ils s'emmêlent autour de l'outil, provoquant une surchauffe. Cela peut endommager la machine, la surface de la pièce et l'outil de coupe.
Solutions:
- Utiliser un système de refroidissement haute pression pour retirer la puce SS de votre pièce lors de l'usinage CNC.
- Consultez un machiniste expert pour vous conseiller sur le brise-copeaux le plus adapté à l'achat
- Utiliser des outils de coupe tranchants pour limiter la production de copeaux excédentaires.
Défi d'usinabilité dû à l'écrouissage
Les aciers inoxydables sont généralement plus difficiles à usiner que les alliages plus tendres comme l'aluminium, en raison de leur grande résistance et de leurs propriétés d'écrouissage.
Solution:
- Sélectionnez des outils de coupe résistants à l’usure et adaptés à votre usinage.
- Embrassez le fraisage par ascension/technologie de fraisage descendant.
- Configurez les paramètres de votre machine CNC en fonction de votre matériau SS et de votre taille.
Vous trouverez ici d'autres conseils pour éviter le durcissement au travail.
Coût élevé des outils de coupe
L'acier inoxydable étant plus dur que les métaux tendres, il nécessite des outils de coupe haut de gamme et coûteux.
Solution
- Utilisez uniquement des outils résistants à l'usure et adaptés à votre nuance d'acier inoxydable. Faites appel à un machiniste expert.
- Assurez-vous que vos outils de coupe sont bien affûtés, car les outils émoussés provoquent une surchauffe, ce qui peut endommager l'outil.
- Optimisez votre processus de découpe en sélectionnant la bonne nuance d'acier inoxydable, en définissant des paramètres appropriés et en mettant en place un système de refroidissement efficace.
Applications industrielles de l'usinage CNC de l'acier inoxydable
Il existe plus de 100 nuances d'acier inoxydable. L'usinage CNC de l'acier inoxydable permet donc de produire une large gamme de pièces pour différentes applications industrielles.
Vous trouverez ci-dessous les principales industries qui utilisent des pièces en acier inoxydable usinées CNC.
Applications de l'industrie automobile
Dans l'industrie automobile, l'usinage CNC de l'acier inoxydable permet de produire des pièces automobiles de haute précision telles que des essieux, des arbres, des composants d'échappement, des pièces de moteur et des conduites de frein.
Pièces CNC SS pour l'industrie du matériel
L'industrie de la quincaillerie dépend également de l'usinage CNC pour ses pièces en acier inoxydable . Celles-ci comprennent, entre autres, des charnières, des fixations, des roues en acier inoxydable, des entretoises, et bien d'autres !
Pièces CNC SS pour l'aérospatiale
L'industrie aérospatiale dépend de l'usinage CNC de l'acier inoxydable pour la fourniture de pièces aérospatiales hautes performances . Ces pièces se caractérisent par leur robustesse, leur excellente résistance à la corrosion et leur tolérance aux hautes températures. Parmi ces pièces figurent des charnières, des trains d'atterrissage, des bagues, des colliers de serrage, etc.
Usinage CNC en acier inoxydable pour l'industrie maritime
L'usinage CNC SS fournit à l'industrie maritime des pièces en acier inoxydable résistantes à la corrosion telles que des arbres, des hélices de moteur et des composants matériels marins.
Usinage CNC SS pour le secteur médical
Le secteur médical s'appuie sur l'usinage de l'acier inoxydable pour la fabrication de pièces médicales CNC de haute précision destinées aux instruments chirurgicaux, aux dispositifs de ligature, aux forceps, aux cathéters, etc.
Conclusion
L'usinage CNC SS nécessite une connaissance approfondie des matériaux SS, du type d'outils dont vous avez besoin et de la manière de relever les défis éventuels.
Pour un usinage CNC fluide, vous devez faire appel aux services d'un expert en usinage.
HM possède les capacités de production et le savoir-faire nécessaires pour répondre à vos besoins en usinage CNC d'acier inoxydable. Si vous recherchez un partenaire de fabrication de confiance, contactez-nous.
Liens pertinents
- L'histoire de l'acier inoxydable
- Familles de nuances d'acier inoxydable
- Guide des nuances d'acier inoxydable
- Qu'est-ce que le tournage CNC ? Un guide du débutant