Les fabricants doivent minimiser leur impact environnemental tout en optimisant davantage leur consommation d'énergie, conformément aux 17 objectifs mondiaux de développement durable fixés par les Nations Unies (ONU).Malgré l'importance de la RSE pour l'entreprise, Sandvik Coromant estime que les fabricants gaspillent entre 10 et 30 % de matière dans leurs processus d'usinage, avec une efficacité d'usinage typique inférieure à 50 %, y compris les phases de conception, de planification et de découpe.
Alors, que peuvent faire les fabricants ?Les objectifs de l'ONU recommandent deux voies principales, en tenant compte de facteurs tels que la croissance démographique, les ressources limitées et une économie linéaire.Tout d’abord, utilisez la technologie pour résoudre ces problèmes.Les concepts de l'industrie 4.0 tels que les systèmes cyber-physiques, le big data ou l'Internet des objets (IoT) sont souvent cités comme la voie à suivre par les fabricants cherchant à réduire les déchets.Cependant, cela ne tient pas compte du fait que la plupart des fabricants n’ont pas encore mis en œuvre de machines-outils modernes dotées de capacités numériques dans leurs opérations de tournage de l’acier.
La plupart des fabricants reconnaissent l'importance de la sélection des nuances de plaquettes pour améliorer l'efficacité et la productivité du tournage de l'acier, ainsi que la manière dont cela affecte la productivité globale et la durée de vie de l'outil.Cependant, de nombreuses personnes ratent l’astuce en ne prenant pas en compte l’ensemble du concept de l’outil, depuis les lames et poignées avancées jusqu’aux solutions numériques faciles à utiliser.Chacun de ces facteurs peut contribuer à rendre l’acier plus écologique en réduisant la consommation d’énergie et les déchets.
Les fabricants sont confrontés à de nombreux défis lorsqu’ils tournent l’acier.Il s'agit notamment d'obtenir plus d'arêtes avec une seule lame, d'augmenter les taux d'enlèvement de métal, de réduire les temps de cycle, d'optimiser les niveaux de stock et, bien sûr, de minimiser le gaspillage de matériaux.Mais et s’il existait un moyen de résoudre tous ces problèmes tout en atteignant une plus grande durabilité de manière générale ?Une façon de réduire la consommation d’énergie consiste à ralentir la vitesse de coupe.Les fabricants peuvent maintenir leur productivité en augmentant proportionnellement les vitesses d'avance et la profondeur de coupe.En plus d'économiser de l'énergie, cela augmente également la durée de vie de l'outil.Dans le tournage de l'acier, Sandvik Coromant a constaté une augmentation de 25 % de la durée de vie moyenne des outils, ce qui, combiné à des performances fiables et prévisibles, a minimisé la perte de matière sur la pièce et la plaquette.
Choisir la bonne marque de lame peut aider à atteindre cet objectif dans une certaine mesure.C'est pourquoi Sandvik Coromant a ajouté à sa gamme une nouvelle paire de nuances de carbure pour le tournage en P appelées GC4415 et GC4425.Le GC4425 offre une résistance à l'usure, une résistance à la chaleur et une ténacité améliorées, tandis que le grade GC4415 est conçu pour compléter le GC4425 lorsque des performances améliorées et une résistance aux températures plus élevées sont requises.Il est important de noter que les deux nuances peuvent être utilisées sur des matériaux plus résistants tels que l'Inconel et l'acier inoxydable non allié ISO-P, particulièrement difficiles et résistants aux contraintes mécaniques.La bonne nuance permet d’usiner davantage de pièces en grand volume et/ou en production de masse.
La nuance GC4425 offre un niveau élevé de sécurité du processus grâce à sa capacité à maintenir la ligne de bord intacte.Étant donné que la plaquette peut usiner plus de pièces par arête, moins de carbure est utilisé pour usiner le même nombre de pièces.De plus, les plaquettes aux performances constantes et prévisibles préviennent les dommages aux pièces en minimisant le gaspillage de matière.Ces deux avantages réduisent la quantité de déchets générés.
De plus, pour les GC4425 et GC4415, le matériau du noyau et le revêtement de l'insert ont été conçus pour une meilleure résistance aux températures élevées.Cela réduit les effets d’une usure excessive, de sorte que le matériau est capable de conserver son tranchant à des températures plus élevées.
Cependant, les fabricants devraient également envisager d’utiliser du liquide de refroidissement dans leurs pales.Lors de l'utilisation d'outils avec liquide de refroidissement et sous-refroidissement, il peut être utile dans certaines opérations de couper l'alimentation en liquide de refroidissement.La fonction principale d'un fluide de coupe est d'éliminer les copeaux, de refroidir et de lubrifier entre l'outil et le matériau de la pièce.Lorsqu'il est appliqué correctement, il maximise la productivité, améliore la sécurité des processus et améliore la productivité des outils et la qualité des pièces.L'utilisation d'un porte-outil avec liquide de refroidissement interne augmente également la durée de vie de l'outil.
Le GC4425 et le GC4415 comportent tous deux une couche Inveio® de deuxième génération, un revêtement texturé d'alumine CVD (Al2O3) conçu pour le traitement.Un examen d'Inveio au niveau microscopique montre que la surface du matériau est caractérisée par une orientation cristalline unidirectionnelle.De plus, l’orientation de la matrice du revêtement Inveio de deuxième génération a été considérablement améliorée.Plus important encore, chaque cristal du revêtement d’alumine est aligné dans la même direction, créant ainsi une barrière solide pour la zone coupée.
Inveio propose des plaquettes à haute résistance à l'usure et à durée de vie prolongée.Une durée de vie plus longue de l'outil est, bien entendu, bénéfique pour réduire le coût unitaire.De plus, la matrice en carbure cémenté du matériau contient un pourcentage élevé de carbure recyclé, ce qui en fait l'une des qualités les plus respectueuses de l'environnement.Pour tester ces affirmations, les clients de Sandvik Coromant ont effectué des tests préalables à la vente sur le GC4425.Une société d'ingénierie générale a utilisé à la fois la lame d'un concurrent et une lame GC4425 pour fabriquer des rouleaux de presse.Usinage axial extérieur continu et semi-finition classe ISO-P à une vitesse de coupe (vc) de 200 m/min, une avance de 0,4 mm/tr (fn) et une profondeur (ap) de 4 mm.
Les fabricants mesurent généralement la durée de vie des outils en fonction du nombre de pièces usinées (pièces).La nuance du concurrent a usiné 12 pièces pour s'user en raison de la déformation plastique, tandis que la plaquette Sandvik Coromant a usiné 18 pièces et l'a fait 50 % plus longtemps, avec une usure constante et prévisible.Cette étude de cas montre les avantages qui peuvent être obtenus en combinant les bons éléments d'usinage et comment les recommandations sur les outils préférés et les données de coupe d'un partenaire de confiance tel que Sandvik Coromant peuvent contribuer à la sécurité des processus et réduire les efforts d'approvisionnement en outils.Temps perdu.Les outils en ligne tels que le CoroPlus® Tool Guide se sont également révélés populaires, aidant les fabricants à évaluer les plaquettes de tournage et les nuances les mieux adaptées à leurs besoins.
Pour faciliter la surveillance du processus lui-même, Sandvik Coromant a également développé le logiciel de contrôle de processus CoroPlus® qui surveille le traitement en temps réel et prend des mesures selon des protocoles programmés lorsque des problèmes spécifiques surviennent, tels que l'arrêt de la machine ou le remplacement des lames de coupe usées.Cela nous amène à la deuxième recommandation de l’ONU sur des instruments plus durables : évoluer vers une économie circulaire, traiter les déchets comme une matière première et réintégrer des cycles neutres en ressources.Il devient de plus en plus évident que l’économie circulaire est respectueuse de l’environnement et rentable pour les industriels.
Cela inclut le recyclage des outils en carbure monobloc – en fin de compte, nous bénéficions tous si les outils usés ne finissent pas dans les décharges et les décharges.Le GC4415 et le GC4425 contiennent tous deux des quantités importantes de carbures récupérés.La production de nouveaux outils à partir de carbure recyclé nécessite 70 % d'énergie en moins que la production de nouveaux outils à partir de matériaux vierges, ce qui entraîne également une réduction de 40 % des émissions de CO2.De plus, le programme de recyclage du carbure de Sandvik Coromant est accessible à tous nos clients dans le monde entier.Les entreprises achètent des lames et des couteaux ronds d’occasion auprès de leurs clients, quelle que soit leur origine.Cela est en effet nécessaire compte tenu de la rareté et du caractère limité des matières premières à long terme.Par exemple, les réserves estimées de tungstène sont d'environ 7 millions de tonnes, ce qui durera environ 100 ans.Le programme de reprise a permis à Sandvik Coromant de recycler 80 % de ses produits grâce au programme de rachat de carbure.
Malgré l’incertitude actuelle du marché, les producteurs ne peuvent oublier leurs autres obligations, dont la RSE.Heureusement, en adoptant de nouvelles méthodes d'usinage et les plaquettes en carbure appropriées, les fabricants peuvent améliorer la durabilité sans sacrifier la sécurité des processus et relever plus efficacement les défis que la COVID-19 a apportés au marché.
Rolf est chef de produit chez Sandvik Coromant.Il possède une vaste expérience dans le développement de produits et la gestion de la production de matériaux pour outils.Il dirige des projets de développement de nouveaux alliages pour différents types de clients tels que l'aérospatiale, l'automobile et l'ingénierie générale.
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Heure de publication : 03 avril 2023