Écrouissage de surface en usinage CNC
L'écrouissage est le durcissement de la surface usinée par déformation plastique. Sur l'inox austénitique, la surface peut durcir de +50 à +100 HV en une seule passe mal exécutée — rendant les passes suivantes beaucoup plus difficiles et usant l'outil à vitesse accélérée.
Sensibilité à l'écrouissage par matière
| Matière | Sensibilité | Durcissement typique | Note |
|---|---|---|---|
| Inox 316L | Très élevée | +50 à +100 HV | Austénitique — déformation plastique sans transformation de phase. |
| Inox 304 | Élevée | +40 à +80 HV | Plus sensible que le 316L car moins stabilisé. Peut devenir martensitique. |
| Inconel 718 | Extrême | +80 à +150 HV | Superalliage Ni — la surface peut dépasser 500 HV après écrouissage. |
| Waspaloy | Extrême | +100 à +180 HV | Encore plus sensible qu'Inconel 718. Vc max 20–30 m/min en carbure. |
| Titane Ti6Al4V | Élevée | +30 à +60 HV | Écrouissage + affinité chimique Ti-Co → double problème outil. |
| Inox duplex 2205 | Modérée | +20 à +50 HV | Phase ferritique limite l'écrouissage vs austénitique pur. |
| Acier XC42 | Faible | +10 à +20 HV | Écrouissage négligeable en conditions normales. |
| Aluminium 6082 | Très faible | < +5 HV | Pas d'écrouissage significatif en usinage standard. |
Causes principales
Avance fz trop faible (frottement > coupe)
★★★★★En dessous d'un seuil critique, le copeau est si mince que l'arête écrase la matière plutôt que de la couper. La déformation plastique reste dans la surface → écrouissage. Règle : fz ≥ 0.03 mm/dt sur inox austénitique.
Outil usé (arête non vive)
★★★★★Un outil dont l'usure en dépouille VB > 0.15 mm écrase la matière au lieu de la couper. Changer l'outil plus souvent sur inox et superalliages (VB max = 0.1–0.12 mm recommandé).
Vitesse de coupe Vc insuffisante
★★★★☆Vc trop faible → température zone de coupe trop basse → coefficient de frottement élevé → déformation plastique en surface. Sur inox : Vc ≥ 80 m/min en carbure. Sur Inconel : Vc ≥ 25 m/min.
Rayon de bec trop grand
★★★☆☆Un grand Rε (1.2, 1.6 mm) génère un fort effort radial sur la surface usinée → laminage superficiel → écrouissage. Utiliser Rε = 0.4 mm sur inox en finition.
Outil immobile en contact (arrêt cycle)
★★★☆☆En cas d'arrêt programme (M0) ou de pause machine, l'outil encore en contact sans avance frotte et écrouit localement. Toujours retirer l'outil avant tout arrêt.
Absence de lubrification
★★★☆☆Sans liquide de coupe, le frottement outil/matière est maximal. Le coefficient de friction × force normale → déformation plastique intense. Arrosage abondant obligatoire sur inox et superalliages.
5 règles anti-écrouissage
Avance minimum obligatoire
Ne jamais descendre sous fz = 0.03 mm/dt ou f = 0.05 mm/tr sur inox. En-dessous, l'outil frotte sans couper → écrouissage instantané.
Changer l'outil à temps
Sur inox et superalliages, limiter VB à 0.10–0.12 mm maximum. Un outil usé est la première cause d'écrouissage en production série.
Jamais d'arrêt outil en contact
Avant tout M0, M1, arrêt d'urgence ou pause : retirer l'outil. Une broche à l'arrêt en contact génère un point d'écrouissage local très difficile à éliminer.
Rayon de bec adapté
Rε = 0.4 mm maximum sur inox et superalliages en finition. Éviter les Rε 1.2 ou 1.6 mm réservés à l'ébauche.
Arrosage abondant en continu
Arrosage à ≥ 3 bar orienté sur l'arête. Ne jamais couper l'arrosage en cours de passe. Sur inox, le MQL seul est insuffisant.
Paramètres anti-écrouissage recommandés
| Opération | Vc | f min | Rε max | Outil |
|---|---|---|---|---|
| Inox 316L (tournage) | 80–120 m/min | 0.08 mm/tr | 0.4 mm | PVD AlCrN, Rε 0.4 |
| Inox 316L (fraisage) | 80–120 m/min | 0.04 mm/dt | Rε 0.4 mm | TiAlN, 4 tailles, arrosage |
| Inconel 718 (tournage) | 25–45 m/min | 0.05 mm/tr | 0.4 mm | CBN ou céramique, f élevée |
| Inconel 718 (fraisage) | 20–35 m/min | 0.04 mm/dt | 0.4 mm | Carbure PVD, trochoïdal |
| Titane Ti6Al4V | 40–60 m/min | 0.06 mm/tr | 0.4 mm | TiAlN, arrosage abondant |