Introduction complète à l'usinage CNC de l'acier

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Introduction complète à l'usinage CNC de l'acier

L'usinage CNC de l'acier apparaît comme la solution de pointe pour répondre aux diverses demandes de fabrication. Avec sa capacité à façonner et mouler l’acier avec une précision inégalée, cette technique d'usinage avancée a révolutionné des industries telles que l'automobile, aérospatial, et ingénierie.

Donc, qu'est-ce que l'usinage CNC exactement? CNC signifie Commande Numérique par Ordinateur, et cela implique l'utilisation de logiciels informatiques et de machines automatisées pour contrôler le mouvement et le fonctionnement des outils de coupe.. Lorsqu'il est combiné avec les propriétés robustes de l'acier, ce processus donne des résultats exceptionnels.

Usinage CNC en acier

Non seulement l'usinage CNC de l'acier offre une précision et une répétabilité améliorées., mais il possède également une résistance et une durabilité supérieures. Grâce à cet article, nous approfondirons le monde de l'usinage CNC de l'acier et découvrirons comment il exploite la puissance de la technologie pour créer des composants complexes. D'une productivité accrue et d'une réduction des coûts à des produits finaux de meilleure qualité, les avantages de l'usinage CNC de l'acier sont indéniables.

Nuances d'acier pour l'usinage CNC

L'acier peut être divisé en différentes qualités en fonction de sa composition chimique et de ses propriétés mécaniques.. Il est pratique de distinguer et de sélectionner différentes qualités d'acier. Ce qui suit est les qualités courantes d'introduction de l'acier:

1080 Acier à faible teneur en carbone

L'acier AISI1080 est un matériau performant à haute résistance, bonnes propriétés de plasticité et de traitement thermique, ainsi qu'un traitement et une découpe faciles. Il s'agit d'un acier de construction à haute teneur en carbone avec une teneur en carbone d'environ 0.75%-0.88% et est un acier faiblement allié. L'acier AISI1080 présente les principales caractéristiques et domaines d'application suivants:

• Haute résistance et dureté: L'acier AISI1080 a une résistance à la traction et une limite d'élasticité élevées, ce qui le rend adapté aux applications pouvant résister à des charges élevées et à des charges d'impact.
• Bonne plasticité: Cela rend l'acier AISI1080 adapté à divers processus de formage., comme l'étirage à froid, forger, dessin, etc..
• Bonnes propriétés de traitement thermique: Sa dureté et sa résistance peuvent être considérablement améliorées grâce à un traitement thermique. (comme la normalisation, trempe, etc.).
• Facile à traiter et à couper: adapté pour tourner, forage, fraisage et autres techniques de traitement.
• Bonne soudabilité et résistance à l'usure: L'acier AISI1080 a une bonne soudabilité, et sa résistance à l'usure le rend également adapté à la fabrication de lames de scie, lames et autres pièces.

L'acier AISI1080 a une large gamme d'applications, y compris, mais sans s'y limiter:

• Fabrication de machines: utilisé pour fabriquer des roulements, engrenages, arbres et autres composants.
• Industrie automobile: utilisé pour fabriquer des pièces automobiles, comme les ressorts, systèmes de suspension, etc..
• Machines agricoles: Utilisé pour fabriquer des composants d’équipement agricole durables.
• Construction et marine: Utilisé pour construire des éléments structurels nécessitant une résistance et une rigidité élevées.

En plus, L'acier AISI1080 est suffisamment résistant à la corrosion dans les environnements secs, mais peut nécessiter des mesures de protection supplémentaires dans des environnements humides ou chimiquement agressifs. Dans l'ensemble, L'acier AISI1080 est un matériau polyvalent adapté à une variété d'applications industrielles et commerciales.

1215 Introduction à l'acier

1215 l'acier est un acier de construction au carbone courant, également connu sous le nom d'acier au carbone ordinaire. Ses principaux composants sont le fer et le carbone, avec une teneur en carbone d'environ 0.13% à 0.18%. En plus du fer et du carbone, 1215 l'acier contient également une petite quantité de manganèse, soufre et phosphore. Parce que cet acier a une bonne usinabilité et soudabilité, il est largement utilisé dans la construction automobile, traitement mécanique, équipement électronique, instrumentation et autres domaines. Dans la construction automobile, 1215 l'acier est souvent utilisé pour fabriquer des roulements, épingles, boulons et autres pièces.

En outre, 1215 l'acier est également décrit comme un matériau respectueux de l'environnement. Par rapport au 12L14, il ne contient pas de plomb ni de substances nocives pour l'environnement, et possède de bonnes propriétés de coupe. Il convient à la production d'arbres électrolytiques généraux, matériaux de coupe et pièces générales. Grâce à sa précision et à son bon état de surface, les produits en acier faciles à couper peuvent être utilisés directement, comme la pulvérisation, sablage, flexion, forage, etc., ou ils peuvent être directement galvanisés après un étirage fin selon les exigences réelles, éliminant beaucoup de temps d'usinage et économisant le coût de configuration des machines de traitement. En général, 1215 l'acier est un acier de construction au carbone avec d'excellentes performances et une large application. Il a de bonnes performances de traitement, performances de soudage et propriétés mécaniques, et peut répondre aux besoins de fabrication de divers domaines.

1045 Acier

AISI 1045 l'acier est un acier à teneur moyenne en carbone de haute qualité, également connu sous le nom 45 acier. Ses principaux composants comprennent le carbone (0.43-0.50%), manganèse (0.60-0.90%), soufre (maximum 0.050%) et du phosphore (maximum 0.040%). Cet acier possède de bonnes propriétés mécaniques et de traitement thermique et est largement utilisé dans la fabrication de pièces mécaniques..

Propriétés mécaniques: La résistance à la traction de l'AISI 1045 l'acier est généralement entre 570-700 MPa, et la dureté de la surface peut atteindre 170-210HB. Après un traitement thermique approprié, comme le durcissement à la flamme ou par induction, sa dureté de surface peut être encore améliorée jusqu'à 54-60HRC. Cet acier a également une bonne ténacité et ductilité, qui peut répondre aux exigences d'utilisation d'une variété de pièces mécaniques.

Traitement thermique: AISI 1045 l'acier peut être amélioré par différentes méthodes de traitement thermique. Les méthodes courantes de traitement thermique incluent la normalisation, trempe et revenu. La normalisation peut améliorer la dureté et la résistance à la traction, la trempe peut augmenter la dureté mais rendre le matériau cassant, et le revenu peut améliorer la ténacité tout en maintenant une certaine dureté. La dureté après trempe est supérieure à HRC55, et après revenu, il peut atteindre HRC42-46 pour garantir de bonnes propriétés mécaniques et exigences de dureté de surface.

Domaines d'application: Grâce à ses bonnes propriétés mécaniques, performances de traitement et prix modéré, AISI 1045 l'acier est largement utilisé dans la fabrication de diverses pièces mécaniques. Par exemple, il est souvent utilisé pour fabriquer des roulements, engrenages, épingles, etc.. En outre, il est également utilisé dans l'industrie automobile pour fabriquer des composants clés tels que des amortisseurs et des systèmes de transmission.. En raison de sa bonne résistance à l’usure et de son adaptabilité, AISI 1045 l'acier convient également à la fabrication de pièces résistantes à l'usure et de pièces à ressorts.

4130 Acier

4130 l'acier est un acier à faible teneur en carbone, acier faiblement allié, principalement composé de carbone (C), chrome (Cr), manganèse (Mn), silicium (Et), molybdène (Mo) et d'autres éléments. Il a les caractéristiques de haute résistance, haute résistance à l'usure, résistance à la corrosion et haute résistance à la traction. Il est largement utilisé dans les environnements de travail qui doivent résister à des charges et des contraintes élevées., comme les automobiles, aviation, aérospatial, métallurgie, machines et autres industries, et est principalement utilisé pour fabriquer des pièces aérospatiales, pièces automobiles, cadres de vélo et autres produits nécessitant une résistance élevée et une résistance à l'usure.

4140 Acier

4140 l'acier est un acier faiblement allié à haute résistance avec de bonnes propriétés mécaniques et de bonnes performances de traitement thermique. Sa composition chimique comprend du carbone (C) contenu entre 0.38-0.43%, chrome (Chrome) contenu entre 0.80-1.10%, et molybdène (Molybdène) contenu entre 0.15-0.20%. 4140 l'acier est largement utilisé dans le domaine de la fabrication mécanique en raison de sa haute résistance, bonne trempabilité, bonne ténacité et petite déformation lors de la trempe, comme la fabrication de roulements, engrenages, boulons, épingles, arbres de transmission, etc..

8620 Acier

8620 l'acier est un matériau en acier allié appartenant à la série d'aciers Cr-Ni-Mo, avec une excellente trempabilité et une bonne forgeabilité, soudabilité et performances de coupe. Cet acier est largement utilisé pour le durcissement superficiel de la cémentation et de la carbonitruration., et sa dureté de surface à l'état trempé est généralement de 37 ~ 43HRC. Les principaux éléments d'alliage de 8620 l'acier comprend du carbone, chrome, molybdène, nickel, etc.. L'ajout de ces éléments inhibe efficacement la transformation de l'austénite surfondue en ferrite et perlite., favorise la transformation bainitique, et améliore ainsi la résistance et la dureté de l'acier. En outre, 8620 l'acier a également de bonnes propriétés de résistance à la corrosion et de polissage, et convient à la fabrication de pièces à haute résistance et lourdement chargées telles que des engrenages, roulements, arbres de transmission, freins, etc..

Les paramètres techniques de 8620 l'acier comprend une haute résistance (620-880 MPa), haute dureté (180-245 HBW) et une bonne ténacité. En même temps, la capacité à maintenir une résistance et une dureté élevées à des températures élevées le rend largement utilisé dans l'industrie automobile, industrie pétrolière, industrie aéronautique et autres domaines. Ses utilisations typiques incluent la fabrication de produits à haute résistance, pièces robustes telles que des engrenages, roulements, arbres de transmission, freins, etc.. 8620 l'acier a une excellente résistance aux températures élevées tout en conservant une stabilité de performance relativement bonne à haute température.

Acier inoxydable SS303

303 l'acier inoxydable est un acier inoxydable austénitique, dont les principaux éléments d'alliage sont le chrome et le nickel. Comparé à d'autres types d'acier inoxydable austénitique, 303 l'acier inoxydable contient plus de soufre et une petite quantité de phosphore et de carbone, ce qui améliore son usinabilité, en particulier les performances de coupe. Cependant, en raison de l'ajout de soufre, la résistance à la corrosion de 303 l'acier inoxydable est légèrement inférieur à celui de 304 acier inoxydable sans soufre. Cet acier inoxydable est largement utilisé dans les occasions qui nécessitent de bonnes performances de coupe mais ne nécessitent pas une résistance élevée à la corrosion..

316 Usinage CNC en acier inoxydable

Acier inoxydable SS304

304 l'acier inoxydable est un acier inoxydable au chrome-nickel largement utilisé en raison de sa bonne résistance à la corrosion, résistance à la chaleur, résistance à basse température et propriétés mécaniques. Il convient à une série de traitements à chaud, comme l'estampage, flexion, etc., et n'a aucun phénomène de durcissement par traitement thermique lorsque la plage de température de fonctionnement est comprise entre -196 ℃ et 800 ℃. La composition chimique de 304 l'acier inoxydable doit contenir plus de 18% chrome, ce qui lui confère une bonne résistance à la corrosion.

Acier inoxydable SS316

316 l'acier inoxydable est un acier inoxydable austénitique contenant du molybdène, composé de chrome, nickel et molybdène. En raison de l'ajout de molybdène, il a une excellente résistance à la corrosion, résistance à la corrosion atmosphérique et résistance à haute température, et peut être utilisé dans des environnements difficiles. 316 l'acier inoxydable a également de bonnes propriétés d'écrouissage et est non magnétique. Il est largement utilisé dans les équipements utilisés en eau de mer, chimie, colorants, fabrication du papier, acide oxalique et autres industries. En raison de sa forte résistance à la corrosion et de ses propriétés mécaniques, il peut également être utilisé en chimie, pharmaceutique, transformation des aliments et autres domaines.

Principales caractéristiques de 316 acier inoxydable

• Résistance à la corrosion: 316 l'acier inoxydable a une bonne résistance pour réduire la corrosion moyenne et la corrosion par piqûre, et sa résistance à la corrosion en milieu acide réducteur est bien meilleure que 304 acier inoxydable. L'ajout de molybdène améliore sa résistance à une variété de produits chimiques, notamment sa résistance à la corrosion par piqûre de chlore.
• Résistance à la chaleur: Par rapport à 304 acier inoxydable, 316 l'acier inoxydable a une plus grande résistance à la chaleur et convient à une utilisation dans des zones à haute température ou à haute température.
• Performances de soudage: Les performances de soudage de 316 l'acier inoxydable est meilleur que celui de 304 en acier inoxydable et convient à divers procédés de soudage.
• Propriétés physiques: 316 l'acier inoxydable a une dureté élevée et une excellente plasticité et ténacité, et convient aux applications nécessitant une dureté élevée et une résistance élevée à la corrosion, comme les dispositifs médicaux.
• Prix: En raison de la composition et du processus de production plus complexes de 316 acier inoxydable, son prix unitaire est généralement d'environ 1.8 fois celui de 304 acier inoxydable.
• Domaines d'application: 316 l'acier inoxydable est largement utilisé dans les équipements de transformation des aliments, traitement chimique, écrous et boulons, implants médicaux et autres domaines, ainsi que les environnements qui doivent résister à la corrosion par piqûre de chlorure et à la corrosion caverneuse.

Avantages de l'usinage CNC de l'acier

• Haute précision: L'usinage CNC peut atteindre une précision d'usinage au niveau du micron, s'assurer que la taille et la forme de chaque pièce répondent aux exigences de conception.
• Cohérence et répétabilité: Une fois le programme d'usinage défini, Les machines-outils CNC peuvent maintenir une qualité d'usinage constante dans la production de masse, réduire les erreurs causées par des facteurs humains.
• Automation: Le processus d'usinage CNC est hautement automatisé, réduire l’intervention humaine et le risque d’erreur humaine.
• Flexibilité: Les machines-outils CNC peuvent basculer rapidement entre différents programmes d'usinage pour répondre aux besoins de production d'une variété de produits..
• Usinage de formes complexes: La technologie CNC peut facilement gérer des formes et des détails géométriques complexes, et les conceptions difficiles à réaliser avec les méthodes d'usinage traditionnelles deviennent réalisables en usinage CNC.
• Réduire les déchets matériels: L'usinage CNC peut optimiser les chemins de coupe, réduire les déchets matériels, et améliorer l'utilisation des matériaux.
• Améliorer l’efficacité de la production: La capacité de coupe à grande vitesse et le fonctionnement automatisé des machines-outils CNC améliorent considérablement l'efficacité de la production et raccourcissent les cycles de production..
• Sécurité: Puisque l'usinage CNC réduit les opérations manuelles, il réduit le risque de blessures des travailleurs et améliore la sécurité de l'environnement de travail.

Applications de l'usinage CNC de l'acier

L'usinage CNC de l'acier a un large éventail d'applications dans diverses industries en raison de sa précision, efficacité, et polyvalence. Voici quelques applications clés:

Industrie automobile

• – Fabrication de composants tels que des engrenages, arbres, et supports.
• – Production de pièces de moteur et de composants de transmission.
• – Pièces personnalisées pour les améliorations et modifications des performances.

Industrie aérospatiale

• – Fabrication de composants critiques comme le train d’atterrissage, supports de moteur, et pièces de structure.
• – Production de composants légers mais solides pour améliorer l’efficacité énergétique.

Équipement médical

• – Fabrication d’instruments chirurgicaux, implants, et prothèses.
• – Production de composants de précision pour dispositifs médicaux et équipements de diagnostic.

Robotique

• – Création de bras robotisés, articulations, et des cadres.
• – Production de composants pour systèmes d’automatisation et machines.

Machinerie lourde

• – Fabrication de pièces pour matériel de chantier, machines agricoles, et matériel minier.
• – Production de composants durables pouvant résister à des conditions de fonctionnement difficiles.

Secteur de l'énergie

• – Fabrication de composants pour éoliennes, plates-formes pétrolières, et centrales électriques.
• – Production de pièces pour systèmes d’énergies renouvelables et production d’énergie traditionnelle.

Produits de consommation

• – Fabrication d’outils de haute qualité, appareils électroménagers, et matériel.
• – Production de pièces sur mesure pour divers biens de consommation.

Défense et militaire

• – Fabrication de composants pour véhicules militaires, systèmes d'armes, et équipement.
• – Production de pièces spécialisées répondant à des spécifications militaires strictes.

Construction

• – Fabrication de composants de charpente en acier pour les bâtiments et les infrastructures.
• – Production d’aménagements et d’agencements sur mesure pour des projets de construction.

Électronique

• – Création de boîtiers et coffrets pour appareils électroniques.
• – Production de composants de précision pour circuits imprimés et connecteurs.

Usinage CNC de l'acier permet de produire des formes complexes et des pièces à haute tolérance, ce qui en fait un processus essentiel dans la fabrication moderne dans ces diverses applications. Si vous avez besoin d'exemples plus spécifiques ou de détails sur une application particulière, n'hésitez pas à demander!

Défis courants dans l'usinage CNC de l'acier et comment les surmonter

CNC en acier (Commande numérique par ordinateur) l'usinage présente plusieurs défis courants en raison des propriétés du matériau et de la précision requise dans les processus de fabrication. Voici quelques-uns de ces défis ainsi que des stratégies pour les surmonter:

1. Usure des outils

Défi: La dureté et la résistance de l'acier peuvent entraîner une usure rapide des outils, surtout lorsque vous utilisez des outils de coupe plus doux.

Solution: Utiliser de la haute qualité, matériaux durs tels que le carbure de tungstène ou la céramique pour les outils de coupe. Le refroidissement et la lubrification pendant le processus peuvent également contribuer à réduire la chaleur et à prolonger la durée de vie de l'outil..

2. Génération de chaleur

Défi: L'usinage de l'acier génère une chaleur importante, ce qui peut provoquer une distorsion thermique et affecter la qualité des pièces.

Solution: Mettre en œuvre des techniques de refroidissement efficaces utilisant des fluides de refroidissement conçus pour dissiper rapidement la chaleur.. Le liquide de refroidissement doit être appliqué directement sur la zone de coupe pour maintenir une température constante.

3. Finition de surface

Défi: Obtenir une finition de surface fine sur des pièces en acier peut être difficile en raison de leur dureté et du risque de bavures ou d'éclats..

Solution: Utiliser les outils et techniques de finition appropriés, tels que des abrasifs à grains fins ou des opérations de polissage une fois l'usinage principal terminé. S'assurer que la machine-outil est correctement configurée et calibrée peut également améliorer la finition de la surface..

Pièces usinées CNC en acier

4. Vibrations et bavardages

Défi: L'usinage de l'acier peut provoquer des vibrations qui entraînent des marques de broutage sur la pièce à usiner., affectant la précision dimensionnelle et la qualité de la surface.

Solution: Utiliser des outils d'amortissement des vibrations et ajuster les paramètres d'usinage (tels que la vitesse et les vitesses d'avance). Fixez correctement la pièce à usiner à l'aide de systèmes de serrage appropriés pour minimiser les mouvements pendant l'usinage..

5. Gestion des puces

Défi: Long, des copeaux filandreux peuvent se former lors de l'usinage de l'acier, potentiellement emmêlé autour de la pièce ou de l'outillage.

Solution: Utilisez des brise-copeaux sur l'outil de coupe pour favoriser une formation de copeaux plus courte. Aussi, assurer une bonne évacuation des copeaux en utilisant des systèmes de refroidissement et de soufflage d'air appropriés.

6. Taux d'enlèvement de matière (MRR)

Défi: Les aciers à haute résistance peuvent ralentir le taux d'enlèvement de matière, conduisant à des temps de cycle plus longs.

Solution: Optimiser les paramètres d'usinage en fonction du type spécifique d'acier usiné. Utiliser des machines CNC hautes performances capables de vitesses et d'avances plus élevées, et envisagez d'utiliser des techniques telles que le fraisage à grande vitesse (HSM).

7. Optimisation du parcours d'outil

Défi: Les géométries complexes nécessitent des trajectoires d'outils précises pour éviter les surcoupes ou les sous-coupes..

Solution: Utiliser la FAO avancée (Fabrication assistée par ordinateur) logiciel pour créer des parcours d'outils optimisés qui tiennent compte de la géométrie de la pièce et des capacités de la machine-outil.

En relevant ces défis, les fabricants peuvent obtenir des résultats d'usinage plus efficaces et plus précis lorsqu'ils travaillent avec de l'acier. L'amélioration continue de la technologie CNC et les innovations en matière d'outillage aident à surmonter ces obstacles.

Acier contre fer

Dureté

La dureté de l'acier est supérieure à celle du fer car la teneur en carbone de l'acier est modérée, ce qui assure à la fois une dureté et une certaine ténacité.

Processabilité

L'acier est relativement plus facile à usiner en raison de sa faible viscosité et de ses meilleures caractéristiques de coupe.. Fonte, notamment la fonte et la fonte ductile, peut présenter des caractéristiques d'usinabilité différentes dans certaines conditions d'usinage en raison de sa structure et de sa composition particulières.

Vitesse de traitement

La vitesse de coupe de l'acier est bien supérieure à celle du fer. Même à des vitesses de coupe inférieures, l'outil a une plus grande durabilité lors de la coupe de l'acier.

Résistance à la corrosion

La principale différence entre l'acier et le fer réside dans leur composition et leur utilisation., ce qui affecte directement leur résistance à la corrosion. L'acier fait généralement référence aux alliages de fer à faible teneur en carbone, tandis que le fer fait référence aux alliages de fer à plus forte teneur en carbone. La résistance à la corrosion de l’acier est meilleure que celle du fer, principalement parce que la composition et le traitement de surface de l'acier peuvent résister efficacement à la corrosion.

Coût

Le coût de l’usinage CNC de l’acier et du fer dépend principalement de plusieurs facteurs, y compris le coût du matériel, temps machine, coût de la main d'oeuvre, coût de conception et de programmation, etc.. On estime approximativement que le coût de traitement quotidien varie de plusieurs milliers à des dizaines de milliers de yuans..

Les coûts d'usinage CNC incluent principalement les considérations suivantes:

• Coût du matériel: En fonction du type et de la quantité de matériaux des pièces usinées, le coût du matériel variera, et représente généralement une grande partie du coût total de traitement.
• Temps machine: Le temps de fonctionnement de la machine-outil CNC affectera directement le coût de traitement. Différents modèles de machines-outils et de pièces avec une complexité de traitement différente entraîneront des temps de machine différents.
• Coût de la main d'œuvre: L'usinage CNC nécessite des techniciens professionnels pour la programmation, contrôle du fonctionnement et de la qualité. Les coûts de main d'œuvre varient selon la région et le niveau technique.
• Coûts de conception et de programmation: Avant l'usinage CNC, le produit doit être conçu et programmé. Les deux étapes nécessitent des compétences et des connaissances spécialisées, donc les honoraires des concepteurs et des programmeurs seront également calculés dans le coût de traitement.

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