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NOTE DE L'ÉDITEUR
Cet article est la réédition actualisée de l'article [M1137], paru en 2008, du même titre et du même auteur.
RÉSUMÉ
L'augmentation de productivité dans tous les domaines de mise en forme des matériaux nécessite de la part des outillages des sollicitations de plus en plus sévères. Il peut en résulter de grandes dispersions dans les résultats suivant les critères de choix de l'acier à outils, de son traitement thermique et de son traitement de surface, ainsi que du dessin et de l'état de surface de la pièce à réaliser. Le présent article constitue un guide d'ordre pratique pour le choix de la gamme de traitement thermique et de traitement de surface de l'acier à outils. Il dresse également une liste des incidents potentiels avec leur analyse et les différents moyens de contrôle destructif et non destructif des aciers à outils après traitement thermique ou traitement de surface.
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Robert LÉVÊQUE : Ingénieur Civil des Mines - Président d’Honneur du Cercle d’Études des Métaux, École Nationale Supérieure des Mines de Saint-Étienne
INTRODUCTION
Les aciers à outils sont utilisés dans de nombreux domaines de mise en forme des matériaux par coulée, déformation à chaud et à froid, extrusion et filage, découpage et emboutissage, sans oublier l’usinage. La nécessaire augmentation de productivité (par exemple dans la plasturgie et la coulée sous pression des alliages d’aluminium), ainsi que la mise en œuvre de matériaux très réfractaires (alliages de titane, zirconium, cuivre, nickel et cobalt) ont pour conséquence une élévation des sollicitations mécaniques et thermiques, ainsi que des dégradations accrues par phénomènes d’usure, de fluage, de fatigue et de corrosion. Dans ces conditions, la tenue des outillages est conditionnée par un certain nombre de facteurs parmi lesquels on peut citer :
-
le dessin et la conception de la pièce ;
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la nature et la qualité du matériau choisi ;
-
les qualités de l’usinage et de la finition (rectification par exemple) ;
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le traitement thermique et le traitement de surface ;
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les conditions d’utilisation en service.
Tous ces facteurs influent sur l’état des contraintes liées, d’une part à la mise en œuvre de l’outil, d’autre part aux conditions d’utilisation. Leur maîtrise est absolument nécessaire pour permettre une approche globale de l’optimisation des outils. Dans ce domaine, les efforts et pressions de contact sont de mieux en mieux connus grâce aux codes de calcul simulant les écoulements de matière dans les outillages. Des progrès ont été faits aussi dans la détermination des conditions aux limites par une meilleure connaissance des flux thermiques échangés entre l’outil et la matière mise en œuvre ou usinée.
Néanmoins, le choix du matériau constituant l’outil reste encore un problème complexe où se conjuguent des facteurs d’ordre technique (au niveau de la mise en œuvre et de la tenue en service) et d’ordre économique (coût de la matière, de la mise en œuvre et disponibilité sur le marché). C’est pourquoi l’expérience pratique d’atelier conserve toute sa place à côté des codes de calcul pour l’approche de l’optimisation des outillages.
La méthode de choix proposée s’efforce de conduire à une solution qui correspond au coût unitaire minimal, ce coût étant défini comme le coût total de la tenue de l’outil (matière, usinage, traitement thermique, traitement de surface, finition mécanique, entretien) divisé par le nombre effectif de pièces qu’il permet de produire (durée de vie). Dans cette démarche d’optimisation de la tenue de l’outil, le traitement thermique et le traitement de surface constituent deux critères déterminants.
Le présent article rassemble les données d’ordre pratique pour aider l’utilisateur dans le choix de sa gamme de traitement thermique et de traitement de surface. Des indications sont données sur les différentes filières de traitements superficiels, ainsi que sur les propriétés des principaux revêtements réalisés. Le problème des variations dimensionnelles est également abordé avec les indications nécessaires pour minimiser ces dernières. En guise de conclusion, les principaux incidents pouvant survenir au cours de la fabrication des outillages sont décrits avec des indications susceptibles de fournir à l’utilisateur des données sur les causes possibles et les remèdes correspondants.
MOTS-CLÉS
VERSIONS
- Version archivée 1 de juil. 1981 par Robert LÉVÊQUE
- Version archivée 2 de avr. 1993 par Rober LÉVÊQUE
- Version archivée 3 de sept. 2008 par Robert LÉVÊQUE
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - HAIRY (P.), RICHARD (M.) - Traitement de surface des moules de fonderie sous pression - . 37es journées du Cercle d’études des métaux (CEM), Albi. Bulletin du CEM, tome XVI, n° 17 (mai 1998).
-
(2) - HEINKELE (E.) - Traitement thermique optimisé pour la transformation d’acier. - Revue Traitements et Matériaux, n° 420, p. 36 à 38 (janvier-février 2013).
-
(3) - HEILMANN (P.) - Le traitement thermique avec chauffage convectif et trempe gazeuse haute pression. - Revue Traitement Thermique, n° 282, p. 43 à 48 (mai 1995).
-
(4) - CHAFFOTTE (F.), DOMERGUE (D.), LEFEVRE (L.), GOLDSTEINAS (A.), DOUSSOT (X.) - Nouveaux procédés de trempe gaz haute pression - . Revue Traitement Thermique et Ingénierie des Surfaces, n° 357, p. 19 à 23 (août-septembre 2004).
-
(5) - FAURE (D.), PEREZ (G.) - Évolutions techniques du refroidissement des pièces massives - . Revue Traitement...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
-
Systèmes de désignation des aciers, Partie 1 : désignation symbolique. - NF EN 10027-1 - (2017) :
-
Systèmes de désignation des aciers – Partie 2 : systèmes numériques. - NF EN 10027-2 -
-
Aciers à outils. - NF EN ISO 4957 - (2018) :
-
Barres en aciers laminées à chaud. Partie 1 : dimensions des barres rondes. - ISO 1035-1 - (1980) :
-
Barres en acier laminées à chaud. Partie 2 : dimensions des barres carrées. - ISO 1035-2 - (1980) :
-
Barres en acier laminées à chaud. Partie 3 : dimensions des barres plates. - ISO 1035-3 - (1980) :
-
Barres en acier laminées à chaud. Partie 4 : tolérances dimensionnelles. - ISO 1035-4 - (1982) :
-
...
ANNEXES
http://www.France-metallurgie.com
HAUT DE PAGE2.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive)
Producteurs d’aciers à outils
Ascometal, Groupe Lucchini, Immeuble Le Colisée, 8 avenue de l’Arche, 92419 Courbevoie
Bohler Uddeholm France, 12, rue Mercier, ZI de Mitry-Compans, 77290 Mitry-Mory
Edelstahlwerke Witten – Krefeld Härterei Technik GmbH, Auestrasse 4, D – 58452, Witten
Eramet Aubert et Duval, Tour Maine Montparnasse, 33 avenue du Maine, 75755 Paris cedex 15
Erasteel, Tour Maine Montparnasse, 33 avenue du Maine, 75755 Paris...
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