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Ingénieur civil des Mines - Président d’honneur du Cercle d’études des métaux à l’École nationale supérieure - des Mines de Saint-Étienne, Saint-Étienne, France
Les procédés couramment employés dans la réalisation d’une structure à gradient de propriétés mécaniques des aciers à outils utilisent les voies mécanique, thermique ou thermochimique. Quant aux caractéristiques tribologiques de la surface, elles peuvent être contrôlées via un revêtement mince.
Relu et validé
Les aciers à outils sont utilisés dans des conditions de plus en plus difficiles, avec des sollicitations mécaniques et thermiques accrues. Si les simulations permettent d’anticiper les efforts des pièces, le choix du matériau constituant l’outil reste complexe et doit conjuguer performance et coût. Voici une méthode qui permet de déterminer la solution correspondant au coût unitaire minimal.
Relu et validé
Les aciers à outils profitent d’une parfaite connaissance des mécanismes de durcissement secondaire qui, associée aux modélisations par éléments finis, permet de leur attribuer précisément les propriétés mécaniques voulues, tenue aux chocs et fatigue notamment.
Relu et validé
Suivant son utilisation, l’acier choisi doit assurer le maintien de la dureté, de la ténacité et de l’état de surface à la température atteinte par la partie active de l’outil, qu’il s’agisse de travail à froid, à chaud ou d’aciers à coupe rapide.
Relu et validé
La performance des aciers outils dépend de la cohérence entre leur mise en œuvre et l’utilisation qui en est faite. Pour rentabiliser son outillage, il faut prendre en considération son aptitude à l’usinage et à la rectification suivant ses besoins en dureté, ténacité, résistance à l’usure ou encore tenue à l’oxydation.
Relu et validé
Les aciers à outils servent à la mise en forme des matériaux. Ceux-ci contiennent souvent un taux élevé de carbone associé à du molybdène, du tungstène, du vanadium ou du chrome. Il existe une classification européenne des aciers à outil.
Relu et validé
Les aciers à outils sont principalement fabriqués par la coulée en lingots, même si la métallurgie des poudres s’impose de plus en plus pour les aciers de travail à froid et ceux à coupe rapide.
Relu et validé
Les procédés couramment employés pour réaliser les gradients de propriétés mécaniques des aciers à outils utilisent les voies mécanique (nanostructuration superficielle par grenaillage), thermique (traitement de trempe superficielle) ou thermochimique. Les caractéristiques tribologiques de la surface peuvent être contrôlées via un revêtement mince.
Les aciers à outils sont classés en fonction de leur composition chimique, du traitement thermique recommandé, du niveau de dureté obtenu et de l’évolution de cette dernière en fonction de la température de revenu. Toutes ces valeurs numériques sont contenues dans la norme européenne NF EN ISO 4957 et publiées dans cet article.
La modélisation des sollicitations thermomécaniques des outillages de service repose, entre autres, sur les valeurs numériques des grandeurs caractéristiques des matériaux mis en jeu. Les données numériques non normalisées complètent les valeurs normalisées de la norme NF EN 4957.
Les aciers à outils sont utilisés dans des conditions de plus en plus difficiles, avec des sollicitations mécaniques et thermiques accrues. Si les simulations permettent d’anticiper les efforts des pièces, le choix du matériau constituant l’outil reste complexe et doit conjuguer performance et coût. Voici une méthode qui permet de déterminer la solution correspondant au coût unitaire minimal.
