Acier à haute vitesse : De quel acier sont faits les forets
Pour fabriquer des forets, il faut un acier à outils qui réponde au mieux aux exigences de l'application. Pour la production d'outils de forage destinés à l'usinage des métaux, on utilise de l'acier rapide.
Les aciers sont généralement divisés en aciers de construction et aciers à outils. Les aciers à outils sont utilisés, entre autres, pour la coupe des outils manuels et des machines. Tous les aciers à outils sont des aciers inoxydables.
Le traitement thermique confère aux aciers à outils leur dureté d'usage (dureté à chaud et résistance). Ce traitement influence les nombreuses propriétés (par exemple, la dureté à chaud, la température d'application, la résistance à la traction, la résistance à l'usure) de l'acier à outils et l'adapte à des applications spécifiques. En augmentant la dureté, par exemple, la ténacité diminue. Dans ce cas, il convient d'examiner quelle propriété influence de manière significative la durée de vie de l'outil en fonction de l'application.
Les aciers à outils sont caractérisés selon
- leur composition (non alliée et alliée)
- les agents de refroidissement (eau, huile et durcisseurs à l'air) et
- la température d'application (travail à froid, travail à chaud et acier rapide).
La température d'application est différenciée entre l'acier pour travail à froid (non allié) et l'acier pour travail à chaud (allié). Les aciers pour travail à froid sont généralement utilisés lorsque la température d'application à la surface ne dépasse pas 200 °C pendant l'utilisation. En revanche, les aciers pour travail à chaud présentent des températures d'application supérieures à 200 °C.
Une classe spéciale de ces aciers pour travail à chaud sont les aciers rapides (HSS), pour lesquels la température d'application peut atteindre plus de 600 °C.
Aciers rapides (HSS)
(Acier rapide (HSS)), est principalement utilisé comme matériau de coupe (pour les outils de coupe) et est un acier à outils fortement allié. L'acier rapide est également utilisé pour la fabrication d'outils car il se prête très bien à l'affûtage (ce qui permet également de réaffûter des outils émoussés, par exemple).
Par rapport aux aciers pour travail à froid, on peut atteindre des vitesses de coupe trois à quatre fois supérieures et donc des températures d'application élevées. Cela est dû au traitement thermique au cours duquel l'acier est recuit à plus de 1 200 °C puis refroidi.
L'acier rapide obtient sa dureté de sa structure de base, qui se compose principalement de fer et de carbone. En outre, il contient des ajouts d'alliage de plus de 5 %, ce qui fait de l'acier rapide un acier fortement allié.
- Température d'application supérieure à 600°C
- Vitesses de coupe élevées
- Haute résistance (haute résistance à la rupture)
- Bonne affûtabilité en cours de production
- Bonne réaffûtabilité des outils émoussés
- Prix relativement bas
Les mentions HSSE-Co 5 ou HSSE-Co 8 indiquent le pourcentage de cobalt contenu. Plus la teneur en cobalt est élevée, plus l'acier à outils est dur. La teneur en cobalt augmente la résistance à la dureté à chaud et vous pouvez mieux couper des matériaux difficiles à couper. Le Co 5 contient, 4,8 - 5 % de cobalt et le Co 8, 7,8 - 8 % de cobalt. Avec l'augmentation de la dureté, la ténacité diminue toutefois.
| Désignation | Teneur en cobalt |
|---|---|
| HSS | 0,5 - 1,5 % |
| HSSE-Co 5 | 4,8 - 5 % |
| HSSE-Co 8 | 7,8 - 8 % |
Résistance à l'usure grâce au revêtement
Outre la vitesse de coupe et la température d'application qui en résulte, l'usure influence également la durée de vie de l'outil. Il est possible d'y remédier en utilisant un revêtement qui permet des vitesses de coupe plus élevées.
Les outils en acier rapide peuvent être dotés de divers revêtements qui augmentent la résistance à l'usure et, surtout, la durée de vie de l'outil.
Les revêtements que nous utilisons :
Vous trouverez un aperçu et une comparaison des revêtements dans notre article TiN, TiAlN, AlTiN... une comparaison des revêtements.
Applications
L'acier rapide, avec ses différents degrés de dureté et ses revêtements, convient à diverses applications.
L'acier rapide dont vous avez besoin pour votre application dépend de votre processus de coupe, qu'il s'agisse de perçage, de filetage ou de fraisage.
Dans le graphique suivant, nous vous donnons un guide pour savoir quel matériau vous pouvez utiliser quel acier rapide. Cela dépend toujours du processus de coupe respectif. Néanmoins, vous pouvez voir que plus la teneur en cobalt augmente, plus la dureté du matériau à couper augmente (par exemple, l'acier rapide coupe l'acier jusqu'à 900 N/mm2, avec l'HSSE-Co 8 vous percez l'acier jusqu'à 1300 N/mm2).
Conclusion et résumé
Les forets sont fabriqués en acier rapide allié (HSS). Cet acier à outils permet d'atteindre des températures d'application allant jusqu'à 600 °C, ce qui peut se produire lors de la découpe de l'acier ou des métaux, par exemple.
Lorsque la dureté du matériau augmente, vous pouvez utiliser de l'acier rapide avec une teneur en cobalt plus élevée (5 % ou plus). La teneur en cobalt dépend de votre application. Par exemple, si vous voulez percer de l'acier inoxydable, vous utilisez généralement un foret hélicoïdal HSSE-Co 5 non revêtu. Dans certains cas, un acier à outils HSS avec un revêtement TiAlN est suffisant.
Vous pouvez désormais classer l'acier rapide et choisir l'outil adapté à votre application.
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