Pourquoi l'acier inoxydable est difficile à fabriquer

 

L'acier inoxydable est largement utilisé dans les machines, le génie chimique, la transformation alimentaire, l'équipement médical et d'autres domaines grâce à son excellente résistance à la corrosion, sa haute ténacité et sa durabilité.Cependant, ses propriétés métallurgiques et physiques uniques en font l'un des matériaux les plus difficiles pour la découpe, le forage, le tapage et d'autres procédés d'usinage.,La faible conductivité thermique, la forte ductilité et la forte affinité des métaux forment un cercle vicieux qui accélère la défaillance de l'outil et compromet la qualité de l'usinage.Vous trouverez ci-dessous une analyse détaillée des principales difficultés et des mécanismes connexes.

 

 

Le durcissement par contrainte est le principal obstacle à l'usinage de l'acier inoxydable, et il est le plus important dans les aciers inoxydables austénitiques tels que 304 et 316.Pendant la coupe, le métal devant l'outil de coupe subit une déformation plastique intense.conduisant à une augmentation spectaculaire de la dureté de la surfacePour l'acier inoxydable austénitique, la déformation plastique peut même déclencher une transformation de phase martensitique.poussant la dureté locale de la HV 200 d'origine à plus de HV 500.

 

La couche durcie s'étend sous la surface de la pièce à usiner.le bord de coupe va simplement frotter contre la surface dure au lieu de couper efficacementCela accélérera considérablement l'usure des outils, provoquera des vibrations d'usinage et dégradera la finition de la surface.Dans les opérations de forage et de tapage, une vitesse d'alimentation trop faible ou une résidence temporaire durcit instantanément la paroi interne des trous.

 

 

L'acier inoxydable a une conductivité thermique beaucoup plus faible que l'acier au carbone ordinaire.alors que celle de l'acier inoxydable 304 est seulement d'environ 16 W/m·K, et l'acier inoxydable 316 est encore inférieur.

 

Environ 80% de la chaleur générée lors de la découpe du métal est normalement transportée par les copeaux.Une grande quantité de chaleur de coupe s'accumule à la pointe de l'outil, où la température peut facilement dépasser 900 °C. Cela donne lieu à une usure sévère par diffusion, une usure par oxydation et une usure par adhérence.Les outils de coupe revêtus souffriront de pelures de revêtement à de telles températures élevées.

 

En outre, le liquide de coupe est difficile à atteindre dans la zone de coupe, la température élevée vaporise instantanément le liquide de refroidissement et forme un film gazeux, ce qui affaiblit considérablement l'effet de refroidissement et de lubrification.La coupe à sec fera briller la pointe de l'outil rouge chaud, ce qui entraîne une forte diminution de la durée de vie des outils.

 

 

L'acier inoxydable possède une grande allongement et une plasticité supérieure. Contrairement aux matériaux fragiles qui produisent des copeaux fragmentés, il a tendance à former des copeaux longs et continus en forme de ruban pendant l'usinage.Ces copeaux de fibres sont semblables à du fil d'acier chauffé au feu et s'enroulent autour des outils de coupe et des pièces de travail.

 

Les longues copeaux rayeront la surface finie des pièces, bloqueront l'écoulement du fluide de coupe et provoqueront même des éclats sur les bords des outils.Les puces enchevêtrées forcent des coupures fréquentes pour le nettoyage., ce qui réduit considérablement l'efficacité de la production.

 

 

Sous haute température et haute pression lors de la découpe, l'acier inoxydable montre une forte affinité avec les matériaux d'outillage.formant des bords construits.

 

Les bords construits continuent de croître, de se décoller et de se former à plusieurs reprises, ce qui modifie constamment l'angle géométrique du bord de coupe, entraînant des forces de coupe fluctuantes.Quand le bord construit tombe, il rayera la surface usinée et décoller des particules minuscules du bord de l'outil, provoquant la micro-puce du bord de coupe.Ce problème est particulièrement évident aux vitesses de coupe moyennes et faibles.

 

 

 

Le coefficient de dilatation linéaire de l'acier inoxydable austénitique est environ 1,5 fois supérieur à celui de l'acier au carbone.ce qui rend difficile le contrôle de la précision dimensionnelle dans la finitionLes pièces en acier inoxydable à paroi mince sont particulièrement sujettes à la déformation thermique.

 

 

L'acier inoxydable martensitique et l'acier inoxydable durci par précipitation contiennent des particules dures telles que les carbures.provoquant une usure abrasive des outils.

 

 

Les aciers inoxydables duplex (par exemple, 2205) sont constitués à la fois de phases d'austénite et de ferrite.L'outil de coupe supporte des charges mécaniques et thermiques alternant à haute fréquence, qui provoquent facilement des fissures thermiques et des éclats de fatigue sur le bord de l'outil.

 

 

Tous les facteurs ci-dessus interagissent et forment un cycle destructeur:Une mauvaise conductivité thermique conduit à une température extrêmement élevée à l'extrémité de l'outil → Une température élevée aggrave l'usure par adhérence et l'usure par diffusion, blunting the cutting tool → Blunt tools increase cutting forces → Greater cutting forces intensify plastic deformation and work hardening of stainless steel → Cutting resistance and cutting heat rise further → Tools fail prematurely, et la qualité de surface des pièces de travail se détériore.

 

Pour obtenir un usinage stable et efficace de l'acier inoxydable, les fabricants doivent rompre ce cycle en optimisant les matériaux d'outillage, en concevant des paramètres de coupe raisonnables,amélioration des conditions de refroidissement et de lubrification, et la sélection des structures appropriées des briseurs de puces.