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SUPERALLIAGES

Usinage des superalliages

Les superalliages à base nickel (Inconel, Waspaloy, Hastelloy) sont les matières les plus difficiles à usiner. Écrouissage extrême, faible conductivité thermique et affinité chimique outil–matière exigent des procédés très spécifiques.

En bref — superalliages à l'atelier

Vc 25–50 m/min carbure submicron AlCrN sur Inconel 718 — arrosage HP ≥ 70 bar obligatoire. Machinabilité 10–20% selon nuance.

Piège principal : usure outil extrêmement rapide — l'écrouissage + la chaleur détruisent l'arête en minutes si Vc, fz ou arrosage ne sont pas strictement respectés. Surveiller VB toutes les 2–3 pièces. Voir diagnostic usure →

Par où commencer ?

Superalliages S (Inconel, Waspaloy, Hastelloy). Matières les plus dures à usiner.

1Identifier la base

Ni (Inconel, Waspaloy), Co (Stellite) ou Fe-Ni (Incoloy) — les paramètres varient fortement.

2Outil PCBN ou carbure submicron

Finition PCBN / céramique SiAlON en ébauche discontinue, carbure submicron AlCrN en continu.

3HP + Vc 20–40 m/min

Arrosage haute pression ≥ 70 bar obligatoire. Jamais de temps mort outil en contact — écrouissage instantané.

ATTENTION
Matières ISO S — machinabilité réduite
Machinabilité 10–20% par rapport à l'acier XC42. Prévoir une durée de vie outil réduite de 5 à 10× par rapport à l'acier. Toujours consulter les données fabricant outil avant de lancer.

Inconel — nickel-chrome-molybdène

Inconel 718

Superalliage Ni-Cr-Mo — haute résistance à chaud, écrouissage extrême, collage outil.

Rm : 1380 MPa

Disques turbine, aubes, pièces moteur aerospace

Machinabilité ~13%Extrême

Inconel 625

Superalliage Ni-Cr-Mo-Nb — bonne soudabilité, résistance corrosion. Légèrement plus usinable que le 718.

Rm : 965 MPa

Offshore, chimique, nuclear

Machinabilité ~15%Extrême

Hastelloy — résistance chimique

Hastelloy C276

Superalliage Ni-Mo-Cr-W — résistance chimique quasi universelle. Chimie agressive, offshore pétrolier.

Rm : 690–790 MPa

Chimie corrosive, désulfuration, offshore

Machinabilité ~15–20%Extrême

Hastelloy X

Superalliage Ni-Cr-Mo-Fe — résistance oxydation 1200°C, chambres de combustion.

Rm : 790–860 MPa

Chambres de combustion, brûleurs, boucliers thermiques

Machinabilité ~20%Très difficile

Nimonic / Waspaloy — haute température

Waspaloy

Superalliage Ni-Co-Cr — parmi les plus difficiles. Turbines HPT, disques aéronautiques.

Rm : 1000–1280 MPa

Disques turbine haute pression, aubes compresseur

Machinabilité ~10%Extrême

Nimonic 90

Superalliage Ni-Cr-Co durci γ' — haute résistance jusqu'à 920°C, aubes de turbine.

Rm : 1100–1300 MPa

Aubes turbine, disques, composants moteur

Machinabilité ~15%Très difficile

Paramètres de référence — Inconel 718

OpérationVc (m/min)f ou fzOutil
Tournage ébauche25–450.1–0.2 mm/trCarbure AlCrN ou céramique SiAlON
Tournage finition35–500.06–0.12 mm/trCarbure submicron, r = 0.4 mm
Fraisage (trochoïdal)30–500.02–0.05 mm/dtCarbure 3T AlCrN, ae = 5–8% D
Perçage15–300.04–0.08 mm/trForet carbure submicron, arrosage HP

Arrosage ≥70 bar obligatoire. Durée de vie outil à surveiller en permanence.

Règles impératives

CONSEIL
Vitesses très faibles
Vc = 25–50 m/min même avec carbure fin grain. La chaleur générée est la cause principale d'usure prématurée.
CONSEIL
Arrosage haute pression
≥70 bar directement sur l'arête. L'Inconel conduit encore moins la chaleur que le titane.
CONSEIL
Outils céramiques pour ébauche
Plaquettes céramique SiAlON permettent Vc 200–400 m/min en ébauche discontinue — mais chocs thermiques interdits.
CONSEIL
Plaquettes PVD fine grain
Pour la finition : carbure submicron AlCrN, arête très vive, petit rayon de bec (r = 0.4 mm).
CONSEIL
Pas de temps morts sur pièce
Écrouissage intense : toujours maintenir l'avance. Un arrêt outil en contact durcit la surface pour la passe suivante.

Pièges courants

DANGER
Tenter de monter la Vc comme sur acier
Inconel 718 : Vc max 50 m/min carbure. Une Vc de 80 m/min détruit l'outil en 30 secondes. La machinabilité de 13% est réelle — s'y tenir strictement.
DANGER
Laisser l'outil à l'arrêt en contact
Écrouissage extrême : toute stagnation de l'outil contre la pièce durcit la surface à + 100 HB en quelques secondes. Toujours maintenir l'avance. Dégagements rapides obligatoires.
DANGER
Arrosage insuffisant
La conductivité thermique de l'Inconel (11 W/m·K) est 5× inférieure à l'acier. Sans HP ≥ 70 bar, la chaleur reste intégralement dans l'arête. Durée de vie outil × 5 avec arrosage HP vs standard.
DANGER
Ignorer le suivi d'usure
Chaque arête utilisée au-delà de VB = 0.15 mm accélère exponentiellement l'usure. Contrôle visuel toutes les 2–3 pièces. Plaquette indexée dès VB > 0.15 mm, pas attendu les 0.3 mm standards.
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