L'industrie des outils de coupe a décuplé au cours des dernières années. Parmi des centaines d'options, il est difficile de choisir le bon outil. La sélection d'un outil capable de produire de faibles forces de coupe avec un bon état de surface et une action de coupe régulière est complexe.
Ce blog est fait pour vous si vous voulez savoir comment choisir les bonnes plaquettes en carbure. Vous saurez tout sur les plaquettes en carbure adaptées à vos applications de coupe.
C'est parti !
Qu'est-ce qu'une plaquette en carbure ?
Les plaquettes en carbure sont des outils utilisés pour usiner avec précision les métaux, notamment l'acier, le carbone, la fonte, les alliages à haute température et d'autres métaux non ferreux. Elles sont remplaçables et se déclinent en différents styles, qualités et tailles.
Le choix des plaquettes en carbure doit tenir compte de certains facteurs essentiels. L'une d'entre elles est l'opération de coupe, qu'il s'agisse de tournage, de fraisage ou de perçage. Le carbure est plus cher à l'unité que d'autres matériaux d'outils typiques, et il est plus fragile, ce qui le rend susceptible de s'écailler et de se casser. Pour pallier ces problèmes, la pointe de coupe en carbure se présente souvent sous la forme d'une petite plaquette pour un outil à pointe plus énorme dont la tige est fabriquée dans un autre matériau, généralement de l'acier à outils au carbone. Cela permet d'utiliser le carbure à l'interface de coupe sans le coût élevé et la fragilité de la fabrication de l'outil complet en carbure. La plupart des fraises à surfacer modernes utilisent des plaquettes en carbure, de même que de nombreux outils de tournage et des fraises en bout.
Les plaquettes en carbure sont utilisées à des vitesses élevées qui permettent un usinage plus rapide, ce qui se traduit par une meilleure finition. Il est essentiel de choisir la bonne plaquette en carbure, car on risque d'endommager les plaquettes, la machine et le produit de coupe.
Pourquoi les plaquettes en carbure sont-elles si bonnes ?
Voici quelques-unes des raisons qui font que les plaquettes en carbure sont si intéressantes par rapport aux autres outils de coupe :
- Les plaquettes en carbure sont efficaces et rentables par rapport à d'autres outils de coupe similaires.
- Certaines plaquettes en carbure, comme celles en tungstène, sont très résistantes et offrent une durée de vie plus longue.
- Les plaquettes en carbure se présentent sous différentes formes et qualités qui peuvent être utilisées dans diverses applications.
- Les plaquettes en carbure produisent un état de surface de bien meilleure qualité que les autres outils.
Matériaux des plaquettes
Les plaquettes sont fabriquées à partir de différents matériaux, mais elles sont généralement constituées de carbure, de carbure micro-grain, de céramique, de CBN, de cermet, de diamant PCD, de cobalt, de nitrure de silicium et d'acier rapide. Le revêtement de la plaquette augmente la résistance à l'usure et la durée de vie de cet outil de coupe. Ces revêtements comprennent le nitrure de titane, le carbonitrure de titane, le nitrure d'aluminium de titane, le nitrure d'aluminium de titane, l'oxyde d'aluminium, le nitrure de chrome, le nitrure de zirconium et le DLC diamant.
Plaquettes en carbure et leur géométrie
La géométrie des plaquettes en carbure peut être divisée en trois styles de base optimisés pour plusieurs opérations, notamment l'ébauche, la finition et les opérations moyennes. Voici quelques diagrammes qui expliquent la zone de travail de chaque forme géométrique, basée sur la rupture géométrique des copeaux avec la profondeur de coupe.
Dégrossissage
L'ébauche comprend des combinaisons élevées de profondeur de coupe et de vitesse d'avance. Ce processus exige la plus grande sécurité des arêtes.
Finition
La finition comprend des profondeurs de coupe faibles et des vitesses d'avance réduites. Ce processus nécessite de faibles forces de coupe.
Moyen
Cette opération comprend une large gamme de coupes profondes et de combinaisons de vitesses d'avance.
Angle d'entrée pour les plaquettes
L'angle d'entrée, KAPR (ou l'angle d'attaque, PISR), est l'angle entre l'arête de coupe et la direction de l'avance. Il est essentiel de choisir le bon angle d'entrée/de fuite pour réussir une opération de tournage. L'angle d'entrée/de fuite influence :
- Formation de copeaux
- La direction des forces de coupe
- Longueur de l'arête de coupe dans la coupe
Types de plaquettes en carbure
Selon leur forme et le matériau utilisé, plusieurs types de plaquettes en carbure sont utilisés à des fins diverses. Ces plaquettes sont des accessoires remplaçables pour les outils de coupe qui consistent généralement en l'arête de coupe proprement dite. Ces plaquettes en carbure comprennent :
- La construction
- Fardage
- Fraisage
- Exploitation minière
- Taraudage
- Sciage
- Forage
- Rainurage
- Coupure et séparation
- Cisaillement
- Découpage
- Filetage
- Tournage
- Rotor de frein tournant
Les plaquettes en carbure ont différentes formes géométriques. Par exemple :
Inserts ronds / circulaires
Les plaquettes en carbure rondes ou circulaires sont utilisées dans les applications de fraisage à bouton et de tournage de rainures radiales.
Inserts Triangle / Trigon
Les plaquettes en carbure Triangle ou Trigon ont une forme triangulaire avec trois côtés égaux et trois pointes avec des angles de 60 degrés. Il s'agit de plaquettes à trois angles qui ressemblent à un triangle mais avec une forme modifiée, comme des côtés arqués ou des angles de taille moyenne qui incluent des grades aux extrémités.
Plaquettes en carbure à quatre faces
Les plaquettes en carbure à quatre faces comprennent les formes diamant, rhombique, carrée et rectangulaire. Les plaquettes en carbure en forme de diamant sont à quatre côtés avec deux angles aigus utilisés pour l'enlèvement de matière.
Carré
Les plaquettes en carbure de forme carrée ont quatre côtés égaux. En revanche, les plaquettes en carbure de forme rectangulaire ont quatre côtés. Deux des côtés sont plus longs que les deux autres. Ces types de plaquettes en carbure sont utilisés pour le rainurage, les côtés courts des plaquettes constituant l'arête de coupe proprement dite.
Rhombique / Parallélogramme
Les plaquettes en carbure en forme de losange ou de parallélogramme sont également à quatre côtés, avec un angle sur les côtés pour le dégagement du point de coupe.
Parmi les autres formes de plaquettes en carbure, citons les pentagones à cinq côtés et angles égaux, et les plaquettes octogonales à huit côtés.
Outre les formes, les plaquettes en carbure se distinguent également par leurs angles de pointe. Voici quelques plaquettes en carbure avec différents angles de pointe :
- Broyeur à billes :
La plaquette en carbure d'une fraise à nez sphérique possède un nez sphérique "hémisphérique" dont le rayon est égal à la moitié du diamètre de la fraise. Cette plaquette en carbure permet d'usiner des demi-cercles, des rainures ou des rayons femelles.
- Radius Tip Mill :
Une plaquette en carbure pour fraise à bouts arrondis est une plaquette droite dont les bouts sont arrondis. Ce type de plaquette en carbure est utilisé sur les fraises.
- Fraise à chanfrein :
Une fraise à chanfrein contient une section angulaire sur la pointe pour produire une coupe angulaire ou un bord chanfreiné sur la pièce à usiner.
- Insert en carbure en forme d'os de chien :
Une plaquette en carbure en forme d'os de chien est une plaquette à deux tranchants avec un centre de montage étroit et offrant également une caractéristique de coupe plus large aux deux extrémités. Ce type de plaquette en carbure est utilisé pour le rainurage. Ses pointes comprennent des angles de 35, 50, 55, 60, 75, 80, 85, 90, 108, 120 et 135 degrés.
Quelles sont les principales utilisations des plaquettes en carbure ?
Les plaquettes en carbure sont utilisées depuis la fin des années 1920. Ces outils de coupe sont omniprésents dans le monde de l'usinage des métaux. Voici quelques-unes des applications des plaquettes en carbure dans l'industrie de la coupe des métaux. Les carbures sont extrêmement utiles pour des dizaines de chefs d'entreprise, de travailleurs de la construction et de nombreuses autres industries dans le monde entier.
Fabrication d'outils chirurgicaux
Dans le secteur médical, les médecins et les chirurgiens ont besoin d'outils précis et durables pour toutes sortes de procédures médicales, et les plaquettes en carbure de tungstène en font partie.
L'industrie médicale est l'industrie la plus courante pour l'utilisation des carbures. Toutefois, la base de l'outil lui-même est fabriquée en titane ou en acier inoxydable, et la pointe de l'outil est en carbure de tungstène.
Fabrication de bijoux
Les inserts en carbure sont largement utilisés dans l'industrie de la bijouterie. Ils sont utilisés à la fois pour le façonnage des bijoux et dans les bijoux eux-mêmes. Le tungstène se situe derrière le diamant sur l'échelle de dureté et constitue un excellent matériau pour la fabrication d'alliances et d'autres pièces de joaillerie.
De plus, les bijoutiers ont besoin d'outils efficaces pour travailler sur des pièces coûteuses, et les plaquettes en carbure et en tungstène en font partie.
Science nucléaire
Les inserts en carbure de tungstène sont également utilisés dans l'industrie des sciences nucléaires en tant que réflecteurs de neutrons efficaces. Ce matériau a également été utilisé lors des premières recherches sur les réactions nucléaires en chaîne, notamment pour la protection des armes.
Tournage dur et fraisage
Le tournage est un processus presque parfait pour la céramique. En général, il s'agit d'un mécanisme d'usinage continu qui permet à une seule plaquette en carbure d'être engagée plus longtemps dans la coupe. Il s'agit d'un excellent outil pour générer les températures élevées qui permettent aux plaquettes en céramique de fonctionner de manière optimale.
D'autre part, le fraisage peut être comparé à l'usinage interrompu du tournage. Chaque plaquette de carbure sur le corps de l'outil entre et sort de la coupe à chaque révolution de l'outil. Comparé au tournage, le fraisage dur nécessite des vitesses de broche beaucoup plus élevées pour atteindre la même vitesse de surface et travailler efficacement.
Pour atteindre la vitesse de surface d'un mécanisme de tournage sur une pièce de trois pouces de diamètre, une fraise de trois pouces de diamètre à quatre dents doit tourner quatre fois plus vite que le mécanisme de tournage. Dans le cas de la céramique, l'objet génère un seuil de chaleur par plaquette. Par conséquent, chaque plaquette doit se déplacer plus rapidement pour générer l'équivalent de la chaleur d'un outil de tournage monopoint dans les opérations de fraisage.
Plaquettes en carbure pour matériaux difficiles
L'industrie des outils de coupe a radicalement changé, et ces changements sont visibles dans les plaquettes pour le fraisage et le tournage des matériaux inappropriés. Cette section montre comment les plaquettes en carbure changent les matériaux inappropriés.
Dans le monde d'aujourd'hui, les plaquettes en carbure revêtues de carbure, de cermet, de nitrure de bore cubique (CBN) et de diamant polycristallin (PCD) jouent un rôle essentiel.
Les plaquettes en carbure dotées de géométries et de revêtements uniques résistent aux chocs mécaniques et à la chaleur, ainsi qu'à l'usure par abrasion. Cependant, l'utilisation productive de ces plaquettes peut nécessiter divers facteurs externes, dont l'un peut être un partenariat avec un fournisseur d'outils compétent.
Les plaquettes en carbure sont utilisées dans la fabrication de différents matériaux tels que les alliages d'acier. Ces alliages d'acier deviennent plus durs dans de nombreuses applications. Cet acier durcit à 63 RC et est couramment utilisé dans l'industrie des colorants et des moules.
Les fabricants de moules avaient l'habitude de découper les pièces avant le traitement thermique, mais aujourd'hui, les outils d'usinage de précision sont utilisés à l'état entièrement trempé afin d'éviter toute distorsion due au traitement thermique. Grâce à cette technique, même les matériaux entièrement trempés peuvent être usinés de manière économique avec les plaquettes en carbure.
Par exemple, l'usinage aérospatial utilise des plaquettes en carbure. Ils utilisent des plaquettes rondes en carbure lorsqu'ils veulent usiner des aciers durs. C'est ainsi que le profil permet d'obtenir un outil plus robuste sans angles vifs vulnérables.
Choix des nuances de plaquettes en carbure
Il est également essentiel de garder un œil sur les nuances lors du choix des plaquettes en carbure. Il faut toujours considérer les nuances trempées car elles assurent la sécurité des arêtes contre les forces de coupe radiales élevées. Elles offrent également des chocs d'entrée et de sortie sévères lorsqu'elles sont rencontrées dans des tôles trempées.
Certaines nuances haute température spécialement formulées résistent à la chaleur générée par la trempe de l'acier à 60 RC. D'autre part, les plaquettes en carbure résistantes aux chocs et recouvertes d'oxyde d'aluminium s'opposent aux températures élevées générées par le fraisage des aciers durs.
Les plaquettes en carbure, principalement du tungstène et du cobalt, se présentent d'abord sous forme de poudre. Ensuite, dans le broyeur, la matière première sèche est mélangée à une combinaison d'éthanol et d'eau. Ce mélange donne une bouillie grise dont la consistance ressemble à celle d'un yaourt à boire. Ce mélange est séché puis envoyé dans un laboratoire pour un contrôle de qualité. Cette poudre se compose d'agglomérats, de petites billes de 20 à 200 microns de diamètre, qui sont ensuite transportés vers des machines de pressage où sont fabriquées des plaquettes de différentes qualités.
Plaquettes en carbure pour le fraisage
Comme dans d'autres industries, les plaquettes en carbure sont également utilisées dans l'industrie du fraisage. Elles permettent de résoudre tous les problèmes d'application imaginables. Ces plaquettes en carbure comprennent les plaquettes en carbure à nez sphérique, les plaquettes en carbure à grande avance, les plaquettes en carbure toroïdal, les plaquettes en carbure à refoulement et les plaquettes en carbure à fond plat. Toutes ces plaquettes en carbure permettent de résoudre des problèmes spécifiques dans les domaines suivants
l'industrie de la meunerie.
La plupart des performances d'usinage sur les moules et les matrices se concentrent sur les matériaux de moules courants dans l'industrie du fraisage. Seules les géométries des formes supérieures sont différentes les unes des autres. Voici quelques matériaux de moules qui sont préférables dans l'industrie du fraisage :
Aluminium
L'aluminium est le matériau de moulage préféré dans l'industrie du fraisage pour certains segments. Ces taux d'enlèvement de métal sont jusqu'à huit à dix fois plus rapides que l'usinage de l'acier.
Récemment, les fabricants d'aluminium ont mis au point de meilleurs matériaux à haute résistance dont les caractéristiques de dureté varient de 157 à 167 Brinell. Il est difficile d'usiner des surfaces très lisses sur l'aluminium, c'est pourquoi le polissage devient une opération critique dans le processus final.
Le fraisage de l'aluminium nécessite des plaquettes en carbure de qualité C2 pour l'ébauche et de qualité C3 pour la finition. Seules les plaquettes en carbure de qualité générale à grain moyen avec une excellente résistance à l'usure pour les applications d'ébauche et de finition où des arêtes vives sont nécessaires.
Plaquettes en carbure pour le tournage
Le tournage est une opération presque sans faille pour la céramique. Il s'agit généralement d'un processus d'usinage continu qui permet à une seule plaquette d'être engagée dans la coupe pendant des périodes relativement longues. Il s'agit d'un excellent outil pour générer les températures élevées qui permettent aux plaquettes en céramique de fonctionner de manière optimale.
D'autre part, le fraisage peut être comparé à un mécanisme interrompu dans le tournage. Chaque plaquette de carbure sur le corps de l'outil entre et sort de la coupe lorsque chaque fraise tourne. Par rapport au tournage, le fraisage dur nécessite des vitesses de broche beaucoup plus élevées pour obtenir la même vitesse de surface et un travail efficace.
Pour engager la vitesse de surface d'un mécanisme de tournage sur une pièce de trois pouces de diamètre, une fraise de trois pouces de diamètre avec trois dents doit fonctionner avec un minimum de quatre fois la vitesse de tournage. Avec la céramique, l'objet génère une chaleur potentielle pour chaque plaquette de carbure. Par conséquent, lors des opérations de fraisage, chaque plaquette de carbure doit se déplacer plus rapidement pour générer l'équivalent thermique d'un outil de tournage monopoint.
Plaquettes en carbure pour filetage
Les plaquettes en carbure sont également utilisées dans l'industrie du filetage. Les plaquettes triangulaires en carbure de haute qualité offrent une solution à la plupart des besoins de l'industrie du filetage. Ces plaquettes en carbure répondent à un large éventail d'applications, des plus simples aux plus complexes.
Dans l'industrie du filetage, les plaquettes en carbure présentent les caractéristiques suivantes :
- Une grande variété de nuances de plaquettes en carbure et de revêtements adaptés à différents matériaux et procédés de fabrication
- Filets de haute qualité produits par les inserts
- Capable de couper des lignes aussi petites que 0,5 mm
- Inserts disponibles pour les travaux internes et externes et pour les filetages à droite et à gauche
Pour atteindre la vitesse de surface d'une opération de filetage sur une pièce de trois pouces de diamètre, une fraise à fileter de trois pouces de diamètre avec quatre dents doit tourner à une vitesse quatre fois supérieure à celle du tournage. Avec la céramique, l'objet génère un seuil de chaleur par insert. Par conséquent, dans les opérations de filetage, chaque plaquette doit se déplacer plus rapidement pour générer l'équivalent en chaleur d'un outil de tournage à point unique.
Choisir la bonne plaquette en carbure n'est pas une tâche facile, mais si vous gardez à l'esprit tous les paramètres mentionnés, ce processus peut être facile et pratique. Ne vous préoccupez pas de l'image de marque de la plaquette car cela n'affectera pas ses performances. Choisissez toujours une plaquette en carbure en fonction de votre utilisation, que ce soit pour le fraisage, le filetage ou toute autre industrie.
Cet article vous aidera à choisir des plaquettes en carbure appropriées en tenant compte de tous ces facteurs critiques.
Voici une liste rapide des éléments à prendre en compte lors de la sélection des plaquettes en carbure :
- Forme des plaquettes en carbure
- Types de plaquettes en carbure
- Utilisation dans les industries
