Usinage CNC de l'acier inoxydable
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Qu'est-ce que l'usinage CNC de l'acier inoxydable ?
Usinage CNC de l'acier inoxydable est un processus automatisé qui utilise des commandes informatiques préprogrammées pour fraiser, tourner, couper et percer des matériaux en acier inoxydable avec une grande précision, afin de produire des pièces ou des produits répondant à des exigences précises en matière de taille et de forme.
Principaux types d'usinage à commande numérique de l'acier inoxydable
Acier inoxydable 303
FonctionnalitéLe :Sulfur est ajouté pour améliorer l'usinabilité et la facilité d'usinage, tout en maintenant une résistance de base à la corrosion.
Applications: Convient à la fabrication de pièces nécessitant un usinage fréquent et n'ayant pas d'exigences extrêmement élevées en matière de résistance à la corrosion, telles que les écrous, les boulons, les arbres et les pièces d'équipement automatisé.
Résistance à la traction, limite d'élasticité (MPa)：240
Module de cisaillement (GPa) ：77.2
Allongement à la rupture (%) ：50
Dureté (Brinell) ：160
Densité (g/cm^3) ：8
Acier inoxydable 304
Fonctionnalité :C'est l'acier inoxydable austénitique le plus couramment utilisé. Il possède une excellente résistance à la corrosion, à la chaleur et à la déformation, et il est facile à souder et à transformer.
Application :Largement utilisé dans les secteurs de l'agroalimentaire, de la chimie et de la médecine, notamment dans les équipements de cuisine, les conteneurs de produits chimiques et les composants d'appareils médicaux.
Résistance à la traction, limite d'élasticité (MPa)：215
Module de cisaillement (GPa) ：77
Allongement à la rupture (%) ：70
Dureté (Brinell) ：123
Densité (g/cm^3) ：8
Acier inoxydable 316
Fonctionnalité :L'ajout de molybdène à l'acier inoxydable 304 améliore considérablement la résistance à la corrosion, en particulier à la corrosion par les ions chlorure, tout en maintenant de bonnes performances à haute température.
Application :Convient aux équipements et aux composants utilisés dans des environnements difficiles tels que les milieux marins, le traitement chimique et les produits pharmaceutiques, y compris les équipements de traitement de l'eau de mer, les réacteurs chimiques et les dispositifs médicaux.
Résistance à la traction, limite d'élasticité (MPa)：205
Module de cisaillement (GPa) ：74
Allongement à la rupture (%) ：40
Dureté (Brinell) ：187
Densité (g/cm^3) ：8.03
Acier inoxydable 416
Fonctionnalité : L'acier inoxydable martensitique, additionné de soufre pour améliorer l'usinabilité, possède également une résistance et une dureté élevées, ainsi qu'une bonne résistance à la corrosion.
Applications : Convient à la fabrication de pièces mécaniques nécessitant une grande résistance et une bonne usinabilité, telles que les corps de pompe, les vannes et les composants de transmission automobile.
Résistance à la traction, limite d'élasticité (MPa)：275
Module de cisaillement (GPa) ：83
Allongement à la rupture (%) ：30
Dureté (Brinell) ：156
Densité (g/cm^3) ：7.8
420 acier inoxydable
Fonctionnalité ：Acier inoxydable martensitique, possédant une dureté et une résistance à l'usure élevées. Ses propriétés mécaniques peuvent être ajustées par traitement thermique pour répondre à diverses exigences.
Application : Convient à la fabrication d'outils de coupe, de moules, d'instruments chirurgicaux et d'autres composants nécessitant une dureté et une résistance à l'usure élevées.
Résistance à la traction, limite d'élasticité (MPa)：345
Module de cisaillement (GPa) ：80.7
Allongement à la rupture (%) ：25
Dureté (Brinell) ：198
Densité (g/cm^3) ：7.8
Acier inoxydable 2205 Duplex
Fonctionnalité : Combinant les avantages des aciers inoxydables austénitiques et ferritiques, il possède une excellente résistance à la corrosion, une grande solidité et une bonne soudabilité, tout en étant rentable.
Applications : Convient aux équipements et aux composants soumis à des contraintes élevées et à une forte corrosion dans les industries telles que le pétrole, le gaz et les produits chimiques, comme les tuyaux, les vannes et les corps de pompe.
Résistance à la traction, limite d'élasticité (MPa)：620～900
Module de cisaillement (GPa) ：220
Allongement à la rupture (%) ：27
Dureté (Brinell) ：300
Densité (g/cm^3) ：7.8
Acier inoxydable 410
Fonctionnalité :L'acier inoxydable martensitique contenant du chrome possède une dureté et une résistance élevées, une bonne résistance à l'usure et une certaine résistance à la corrosion. Il peut être traité thermiquement, est magnétique et a une faible teneur en nickel.
Application : Il est largement utilisé dans la fabrication de couteaux et d'articles de table, dans le traitement de pièces de machines, dans la production de certains appareils médicaux et dans la production de composants résistant à la corrosion atmosphérique dans l'industrie pétrochimique. (roulements, engrenages, arbres de pompes, composants de valves, scalpels, tuyaux, attaches)
Résistance à la traction, limite d'élasticité (MPa)：310
Module de cisaillement (GPa) ：73
Allongement à la rupture (%) ：25
Dureté (Brinell) ：148
Densité (g/cm^3) ：7.8
Finition de surface pour l'usinage CNC d'une pièce en acier inoxydable
Après Usinage CNC en acier inoxydable, finition de la surface est essentiel pour améliorer les performances et l'aspect des pièces. Elle permet non seulement d'améliorer la qualité de la surface et de renforcer la résistance à la corrosion et à l'usure, mais aussi de rehausser l'attrait esthétique des pièces. Les pages suivantes présentent plusieurs méthodes pratiques de finition de surface pour les pièces CNC en acier inoxydable.
Finition usinée
Le prototype traité par la machine-outil conserve des traces d'usinage de l'outil.
Anodisation
L'anodisation améliore la résistance à la corrosion et à l'usure des métaux et permet de les colorer et de les recouvrir. Elle convient aux métaux tels que l'aluminium, le magnésium et le titane.
Polonais
Le polissage améliore la finition de la surface et l'attrait esthétique. Il convient aux matériaux tels que les métaux, les céramiques, les plastiques et le PMMA.
Sablage
Le sablage consiste à propulser un matériau abrasif à haute pression ou mécaniquement sur une pièce afin d'obtenir une finition propre, rugueuse et mate.
Finition brossée
La finition brossée crée un motif texturé sur les surfaces métalliques, ce qui renforce l'attrait esthétique. Convient à l'aluminium, au cuivre, à l'acier inoxydable et à d'autres matériaux.
Revêtement en poudre
Le revêtement en poudre est appliqué à la surface de la pièce par adhésion électrostatique, puis durci à haute température pour former un revêtement dense, améliorant la résistance à la corrosion des surfaces métalliques et plastiques.
Finition par galvanoplastie
Le placage métallique est déposé sur les surfaces des matériaux par des procédés électrolytiques afin d'améliorer la résistance à la corrosion et à l'usure. Cette technique convient aux métaux et à certains plastiques.
Oxydation noire
Un revêtement d'oxyde noir est formé sur les surfaces métalliques par oxydation chimique, offrant un faible coût, un processus simple et une réduction de la réflexion de la lumière.
Électropolissage
Élimine les protubérances microscopiques des surfaces métalliques par dissolution anodique électrochimique, créant une surface lisse et dense, exempte de contraintes résiduelles et hautement résistante à la corrosion. Capable de traiter des métaux complexes et des matériaux conducteurs.
Alodine
Forme un revêtement protecteur sur les surfaces par conversion chimique, améliorant la résistance à la corrosion et l'adhérence. Respectueux de l'environnement et doté d'une excellente conductivité, il convient aux alliages d'aluminium et de magnésium.
Traitement thermique
En modifiant la microstructure interne des matériaux métalliques par chauffage, ce procédé améliore la dureté, la solidité, la ténacité et la résistance à l'usure. Il convient aux métaux tels que l'acier, les alliages d'aluminium, les alliages de cuivre et les alliages de titane.
Lignes directrices pour l'usinage CNC de l'acier inoxydable :
Inspection des matériaux : La composition de l'acier inoxydable est analysée à l'aide d'un spectromètre. Pour l'acier inoxydable de la série 304, assurez-vous que Cr ≥ 16% et Ni ≥ 8%, et générez un rapport sur le matériau.
Planification du processus : Le processus est décomposé selon le modèle 3D (STEP/IGS), en privilégiant l'usinage à grande vitesse (UGV), avec une vitesse de coupe de 100-300 m/min.
Sélection des outils : Outils en carbure revêtus TiAlN, vitesse d'avance 0,1-0,3 mm/r, profondeur de coupe 0,5-2 mm. Les outils PCD sont utilisés pour les matériaux difficiles à usiner tels que le 316L.
Points de contrôle clés : Après l'usinage brut, vieillissement à basse température à 200℃ pendant 2 heures pour soulager les contraintes internes et prévenir la déformation.
Paramètres de coupe : Fraisage d'acier inoxydable 304, VC = 150 m/min, f = 0,15 mm/z, ap = 1,5 mm, lubrification et refroidissement par brouillard d'huile.
Inspection du premier article : Le premier article de chaque lot fait l'objet d'un contrôle dimensionnel à l'aide d'une MMT et un document PPAP est généré.
Fréquence d'inspection : 3 pièces sont sélectionnées au hasard sur 50 pièces produites par lots, et les dimensions critiques sont contrôlées en ligne à l'aide d'une jauge de diamètre laser.
Exigences en matière d'enregistrement : Les enregistrements complets des paramètres d'usinage (vitesse de coupe, vitesse d'avance, durée de vie de l'outil) doivent être conservés pendant au moins 3 ans.
Capacité d'usinage CNC de l'acier inoxydable :
Dimensions maximales : 1500mm×800mm×600mm
Dimensions minimales d'usinage : 5mm×5mm×0,5mm
Longueur maximale d'usinage : 3000mm
Gamme de diamètres : φ3mm-φ500mm
Précision du positionnement : Précision de positionnement des axes X/Y/Z jusqu'à ±0,005 mm, répétabilité ±0,003 mm
Tolérance dimensionnelle linéaire : Jusqu'à la classe IT5 (±0,013mm/300mm)
Tolérance angulaire : ±5″
Qualité de la surface : Finition miroir Ra≤0,2μm, rectification de précision Ra≤0,4μm, fraisage conventionnel Ra≤1,6μm.
Tolérances géométriques : Planéité ≤0,01mm/1000mm, Cylindricité ≤0,005mm, Perpendicularité ≤0,008mm/300mm.
Usinage CNC des boîtiers en acier inoxydable
Avantages de l'usinage CNC de l'acier inoxydable
Usinage de haute précision : Le contrôle des programmes permet d'atteindre une précision de l'ordre du micron (±0,01 mm), ce qui répond aux exigences strictes en matière de tolérance dans les secteurs de l'aérospatiale, de la médecine et autres.
Formage en une étape de structures complexes : L'usinage multi-axes (par exemple, cinq axes) de cavités profondes et de surfaces courbes irrégulières réduit les erreurs d'assemblage et améliore les performances globales de la pièce.
Optimisation de l'utilisation des matériaux : L'imbrication de précision combinée à la coupe à grande vitesse réduit les déchets d'aciers inoxydables précieux tels que le 316L, ce qui permet de contrôler le coût unitaire.
Qualité de surface contrôlable : La coupe à grande vitesse combinée à des outils de précision permet d'obtenir directement un état de surface de Ra 0,8 ou moins, ce qui réduit les processus de polissage ultérieurs.
Production automatisée et efficace Fonctionnement continu 24 heures sur 24, avec une efficacité de production par lots de 3 à 5 fois supérieure à celle des machines-outils ordinaires, adaptée aux commandes de gros volumes.
Grande flexibilité des processus : Les pièces peuvent être changées pour l'usinage en modifiant simplement le programme, sans changer de moule, ce qui réduit le temps de préparation de la préproduction.
Application de l'usinage CNC de l'acier inoxydable
Aéronautique : Usinage d'aubes de turbines de moteurs, de composants structurels et de pièces de systèmes hydrauliques, en utilisant la résistance aux températures élevées (par exemple, 310S supporte 1900°F) et la résistance à la corrosion.
Dispositifs médicaux : Fabrication d'implants chirurgicaux (articulations du genou et de la hanche), de tubes à biopsie et de porte-lames, dans le respect des normes de stérilité et de biocompatibilité.
Industrie automobile : Production de composants de transmission de haute précision (arbres, engrenages), de pièces pour le système d'alimentation en carburant et de pièces décoratives, équilibrant la résistance à l'usure et l'esthétique.
Équipement de transformation des aliments : Usinage de vannes, de corps de pompe et de raccords de tuyauterie répondant aux exigences de résistance à la corrosion et de facilité de nettoyage de l'acier inoxydable 304/304L.
Génie maritime : Fabrication de composants de navires et d'équipements de plates-formes offshore, en s'appuyant sur la résistance à la corrosion de l'eau de mer de l'acier inoxydable duplex 316L.
Industries chimiques et pétrolières : Production de pompes, de vannes, de raccords de tuyauterie et de composants de réacteurs, adaptés à des conditions de fonctionnement difficiles impliquant des acides forts, des alcalis forts, des températures et des pressions élevées.
FAQ de l'usinage CNC de l'acier inoxydable
1. Comment prévenir l'usure rapide des outils pendant usinage CNC de l'acier inoxydable?
Utilisez des outils en carbure (tels que YG6, YG8) ou des outils revêtus (revêtement TiAlN) pour améliorer la résistance à l'usure.
Réduire la vitesse de coupe (100-200 m/min recommandé) pour réduire l'accumulation de chaleur.
Utiliser du liquide de refroidissement pour une lubrification et un refroidissement adéquats afin d'éviter la coupe à sec.
2. Comment résoudre le problème de l'arête rapportée lors de l'usinage de l'acier inoxydable ?
Utilisez des outils tranchants avec un angle de coupe de 10°-20° et un angle de dépouille de 5°-8° pour réduire la résistance à la coupe.
Augmenter la vitesse d'avance (0,15-0,3 mm/r) pour favoriser la rupture des copeaux.
Utiliser le fraisage en avalant pour réduire la friction entre les copeaux et l'outil.
3. Comment contrôler la déformation des pièces après l'usinage de l'acier inoxydable ?
Effectuer un traitement de vieillissement à basse température (par exemple, 200℃ × 2h) après l'usinage d'ébauche pour éliminer les contraintes internes.
Contrôler la profondeur de coupe (0,5-2 mm) pour éviter une profondeur de coupe unique excessive.
Utiliser un usinage symétrique ou des processus de retournement multiples pour équilibrer la répartition des contraintes.
4. Que se passe-t-il si la rugosité de la surface de l'acier inoxydable usiné par CNC n'est pas conforme aux normes ?
Remplacer régulièrement les outils pour garantir une arête de coupe tranchante (rugosité de surface ≤ Ra0.4).
Optimiser les paramètres de coupe : VC = 150 m/min, f = 0,15 mm/z, ap = 1,5 mm.
Utiliser une lubrification par brouillard d'huile ou un liquide de refroidissement à haute pression pour améliorer l'enlèvement des copeaux.
5. Quelles sont les principales différences entre l'usinage CNC de l'acier inoxydable et de l'acier ordinaire ?
Propriétés du matériau : L'acier inoxydable présente une dureté plus élevée (HRC≥25) et une plus grande ténacité, mais une conductivité thermique plus faible (seulement 1/3 de celle de l'acier au carbone).
Difficultés d'usinage : Sujet à l'écrouissage (augmentation de la dureté de 30%-50% dans la zone de coupe), à l'usure rapide de l'outil et à la rayure facile de la surface.
Exigences en matière de processus : Vitesse de coupe plus faible, refroidissement plus suffisant, outils plus précis et contrôle de la déformation thermique.
