Dans l’usinage industriel, la productivité est souvent abordée sous l’angle des paramètres machine, du degré d’automatisation et de la technologie des outils. Moins visible mais tout aussi déterminant le matériau lui-même joue un rôle clé. Ses caractéristiques métallurgiques influencent la vitesse de coupe, la formation des copeaux, la durée de vie des outils et la qualité de surface  et donc la stabilité de l’ensemble des processus de fabrication. 

En production en série, ce constat est particulièrement clair : des variations de matériau se répercutent directement sur les coûts, les délais de fabrication et la sécurité de processus. Ce qui peut sembler maîtrisable sur une pièce isolée devient rapidement un facteur de risque dès que les volumes augmentent.De nombreux ateliers d’usinage connaissent bien cette réalité. Lorsqu’un ordre de fabrication se déroule de manière stable, c’est généralement le résultat d’un réglage fin de plusieurs paramètres. À l’inverse, de faibles différences d’un lot à l’autre peuvent entraîner une formation de copeaux défavorable, une usure accrue des outils ou des tolérances critiques. Les conséquences sont des arrêts machine, une hausse des rebuts et un effort croissant pour garder les processus sous contrôle.

Dans ce contexte, les aciers optimisés pour l’usinage gagnent en importance. L’objectif n’est pas seulement une bonne usinabilité ponctuelle, mais des résultats reproductibles en conditions de série — avec une variabilité minimale et une grande robustesse de processus. Les solutions matériaux qui répondent à ces enjeux deviennent un levier central d’efficacité, d’économie des ressources et de compétitivité.

Quels leviers métallurgiques influencent l’usinabilité ? Quelles familles de produits répondent à quels défis ? Et comment améliorer de façon mesurable la productivité et la sécurité de processus  tout en tenant compte des exigences environnementales et d’une utilisation responsable des ressources ?

Ce qui paraît logique sur le papier est exigeant dans la pratique, car ces objectifs peuvent être en tension. L’enjeu consiste à trouver le meilleur compromis entre usinabilité et propriétés d’utilisation - puis à le maîtriser de manière fiable tout au long du processus de fabrication. L’industrie de l’usinage poursuit cinq objectifs principaux - et tous dépendent directement du matériau :

• Productivité : vitesses de coupe élevées, longue durée de vie des outils
• Précision dimensionnelle : tolérances très serrées, meilleure qualité de surface
• Contrôle du processus : comportement optimal à la rupture des copeaux, formation parfaite des copeaux
• Reproductibilité : garantie d’un lot à l’autre
• Respect de l’environnement : si possible, pas d’additifs nocifs pour l’environnement, processus à faibles émissions de CO₂, réduction des déchets

En contrôlant les processus métallurgiques sur l’ensemble de la chaîne - de l’utilisation de ferraille à la fusion, en passant par le traitement de l’acier - Swiss Steel Group garantit une qualité élevée et des propriétés constantes pour tous les lots. C’est un facteur essentiel pour des processus stables en production de série.

Transformer. La transformation donne naissance à de la nouveauté. Les méthodes modernes issues de la science des matériaux permettent d’adapter les aciers spéciaux à de nouvelles exigences — aussi bien pour leurs propriétés d’utilisation (p. ex. résistance, ténacité, résistance à la corrosion) que pour des propriétés de transformation comme l’usinabilité.

Trois domaines jouent un rôle central :

• Composition chimique (éléments d’alliage en quantités définies)
• Microstructure (p. ex. ferritique-perlitique, martensitique, austénitique)
• Inclusions non métalliques et oxydées

Souvent, une simple « pincée » d’un élément d’alliage suffit à modifier fortement le comportement à l’usinage. Ces interventions ciblées permettent d’améliorer les performances sans bouleverser l’ensemble du système matériau.

Leviers déterminants en usinage. Pour une conception optimisée pour l’usinage, les éléments suivants sont particulièrement importants :

Soufre

Le soufre se combine avec le manganèse pour former des sulfures de manganèse. Considérés comme des points faibles dans certaines applications, ils sont au contraire utilisés de manière ciblée dans les aciers de décolletage pour améliorer l’usinabilité. La quantité et la répartition granulométrique des sulfures déterminent l’équilibre entre performance d’usinage et propriétés d’utilisation. Exemples : Opticut+ et HSX® Z12.

Plomb

Le plomb forme une deuxième phase à bas point de fusion. Elle a un effet lubrifiant et améliore notamment le comportement à la rupture des copeaux, sans nuire de façon significative aux propriétés d’utilisation. Dans le même temps, les contraintes environnementales et de sécurité doivent être prises en compte, ce qui renforce l’intérêt d’alternatives.

Phosphore

Le phosphore peut faciliter la rupture des copeaux et améliorer la qualité de surface, en particulier dans les aciers de décolletage à faible teneur en carbone. Comme pour tout ajout, le dosage est déterminant.

Calcium

Le calcium « liquéfie » les phases d’oxyde dures et abrasives. Utilisé de manière ciblée, il peut conférer aux oxydes un effet plutôt lubrifiant qu’abrasif lors de l’usinage. Les produits spéciaux correspondants s’appellent Opticut, SwissCut®, UGIMA® et UGIMA®-X.

Bore

Le bore connaît un regain d’intérêt pour améliorer l’usinabilité, notamment comme substitut partiel du plomb. Grâce à des processus définis, il peut se former des inclusions complexes (borates et nitrures de bore) offrant d’excellentes propriétés d’usinage. Exemple : 11SMn30+BX.

L’usinabilité n’est pas un argument marketing - elle doit être mesurable. C’est pourquoi Swiss Steel Group exploite son propre centre de recherche, équipé de machines-outils et de méthodes d’essai standardisées, afin d’évaluer, de comparer et de requalifier les performances d’usinage sur le long terme.Les méthodes clés comprennent notamment :

• Mesure de la productivité lors d’essais de tournage proches des conditions industrielles : les améliorations observées se situent généralement entre 10 et 20 %, et peuvent atteindre jusqu’à 50 % dans certains cas.
• Analyse de la formation et de la rupture des copeaux : par exemple à l’aide de tests Quick-Stop, permettant de mieux comprendre des mécanismes tels que la formation de copeaux segmentés.
• Séries d’essais standardisées, comme les tests VB15 ou les diagrammes de rupture des copeaux, garantissant une comparabilité objective.
• Essais de série zéro avec des composants factices, simulant des processus de fabrication réels (plusieurs opérations, jusqu’à 1 000 pièces sans changement d’outil).
   

En complément, un processus de requalification permet de vérifier que l’usinabilité reste constante sur plusieurs années un critère déterminant pour les fabricants en série et les ateliers d’usinage qui dépendent d’une performance reproductible.

En quatre étapes vers un usinage plus stable. Améliorer la productivité ne signifie pas nécessairement remplacer immédiatement la machine. Bien souvent, une démarche structurée combinant le choix du matériau et l’optimisation des paramètres constitue le levier le plus rapide et le plus efficace : 

Étape 1 : Définir clairement le problèmeQuelle opération ? Quel outil ? Quelles données de coupe ? Quelle stratégie de lubrification et de refroidissement ? Quels symptômes (copeaux, qualité de surface, durée de vie de l’outil, précision dimensionnelle) ?

Étape 2 : Sélectionner le concept de matériau adaptéL’objectif principal est-il la rupture des copeaux, la durée de vie des outils, la résistance à la corrosion ou l’évitement d’un traitement thermique ?C’est ici que l’on détermine si SwissCut®, Opticut(+), ETG®, HSX® ou UGIMA® / UGIMA®-X constitue la solution la plus appropriée.

Étape 3 : Optimiser les paramètres de manière cibléeSur la base de données fiables et de recommandations éprouvées, la plage de fonctionnement optimale peut être définie – avec, bien souvent, des gains rapides grâce à l’ajustement de l’avance, de la vitesse de coupe, de la géométrie de l’outil ou de la stratégie de lubrification et de refroidissement.

Étape 4 : Garantir la reproductibilitéUn essai pilote est un bon point de départ – mais l’enjeu clé reste la stabilité d’un lot à l’autre. Cela nécessite des données matériau clairement définies, une traçabilité complète et, le cas échéant, une requalification. 

Qu’est-ce que cela signifie en pratique ?Dans l’application, il s’agit le plus souvent d’objectifs très concrets : augmenter la durée de vie des outils, obtenir une rupture de copeaux maîtrisée, stabiliser les surfaces et garantir des résultats fiables en série. C’est précisément pour cela que Swiss Steel Group a développé des familles de produits dédiées aux processus d’usinage — en particulier ETG®, HSX®, UGIMA® et UGIMA®-X — avec l’objectif d’augmenter significativement la productivité des clients (souvent de 10 à 20 %, parfois jusqu’à 50 %).

Depuis plus de 30 ans, Swiss Steel Group accompagne ses clients avec des conseils pratiques et une expertise technique. Outre la mise à disposition de données sur les matériaux et des recommandations d’usinage, cela comprend des analyses complètes et une traçabilité totale des processus de fabrication afin d’identifier et de mettre en œuvre des potentiels d’optimisation.

Se concentrer uniquement sur la machine et l’outil, c’est négliger un levier essentiel. Les aciers optimisés pour l’usinage visent à rendre les processus plus efficaces, plus stables et plus reproductibles — d’un lot à l’autre. La clé réside dans la maîtrise des processus métallurgiques sur l’ensemble de la fabrication, combinée à un accompagnement technique orienté application.

La durabilité est pour nous une évidence. Tous les aciers de Swiss Steel Group portent le label « Green Steel », car ils sont fabriqués à partir de plus de 90 % de matières premières recyclées et fondus dans des fours à arc électrique alimentés à 100 % par de l’électricité issue d’énergies renouvelables. Ainsi, la performance industrielle s’accompagne d’un engagement clair pour une utilisation efficace des ressources et une réduction des émissions.