L’usinabilité est une qualité qui indique généralement la difficulté relative impliquée dans le travail d’un matériau. Un matériau avec une bonne usinabilité est généralement facile à couper ou à travailler, ne provoque pas d’usure excessive des outils qui y sont utilisés et accepte une finition sans effort excessif. Lorsqu’un matériau possède toutes ces qualités, il est souvent appelé usinage libre. Un inconvénient souvent inhérent aux matériaux d’usinage libre est qu’ils peuvent souffrir en termes de performances et d’usure. Les progrès de l’ingénierie peuvent améliorer la conception des outils pour augmenter l’usinabilité des matériaux qui offrent également des performances élevées.
Le processus de détermination de l’usinabilité d’un matériau donné peut être assez complexe. De nombreux facteurs peuvent être pris en compte, tels que les qualités physiques du matériau et l’état et les propriétés des machines de coupe. Des facteurs tels que les résistances à la traction et à l’élasticité, la dureté et la microstructure peuvent tous être importants. En règle générale, les matériaux avec des limites d’élasticité et de traction élevées offriront des performances élevées mais seront également difficiles à usiner. Certains outils de travail des métaux peuvent également offrir des avantages qui peuvent rendre un matériau particulier plus facile à usiner.
Étant donné qu’un tel nombre de variables peut avoir un effet sur l’usinabilité d’un matériau, des évaluations individuelles sont généralement effectuées pour chaque travail. Plusieurs méthodologies différentes peuvent être utilisées pour déterminer si un matériau sera un usinage libre, y compris celles qui estiment la durée de vie de l’outil, déterminent la quantité d’énergie consommée ou concernent la finition de surface. Les évaluations basées sur les outils dépendent généralement du type de dispositifs de coupe qui devront être utilisés ou de la rapidité avec laquelle ils auront tendance à s’user. Les méthodes de finition de surface impliquent généralement de déterminer avec quelle facilité un matériau acceptera une finition.
Afin de donner une idée générale de la difficulté d’usinage de certains matériaux, des indices d’usinabilité peuvent être disponibles. Un système peut attribuer une valeur de 100 % à un type particulier d’acier, ce qui en fait une norme sur laquelle les autres peuvent être jugés. Dans un système comme celui-ci, les matériaux avec une note inférieure à 100 % seraient difficiles à travailler, tandis que ceux avec des pourcentages nettement plus élevés pourraient être considérés comme un usinage libre.
Un certain nombre de techniques différentes peuvent être utilisées pour améliorer l’usinabilité, généralement en modifiant le matériau ou le processus de coupe. Certains types d’aciers peuvent être considérés comme un usinage libre, tandis que d’autres aciers à faible teneur en carbone peuvent être tendres et difficiles à travailler. L’aluminium est un autre matériau qui peut être plus facile à travailler en fonction de sa composition, car certains alliages sont volontairement rendus plus cassants à cet effet. D’autres matériaux, tels que les thermoplastiques, peuvent être plus faciles à usiner avec un équipement comprenant un liquide de refroidissement lubrifiant, tandis que le caoutchouc est généralement travaillé à l’aide de dioxyde de carbone liquide ou d’autres liquides de refroidissement à basse température.