Que sont les plaquettes en carbure ?
Plaquettes en carburesont des outils de coupe-hautes performances indispensables dans le travail des métaux et la fabrication de machines modernes. Ils sont généralement constitués d’une combinaison de carbure de tungstène (WC) et de cobalt (Co), possédant une dureté et une résistance à l’usure extrêmement élevées. Ils peuvent maintenir la stabilité de la pointe de l'outil dans des conditions de coupe à haute -vitesse et lourde-charge, et ne sont pas facilement déformés ou ébréchés.
Par rapport aux outils de coupe traditionnels en acier rapide (HSS), les plaquettes en carbure offrent non seulement une plus grande efficacité de coupe, mais ont également une durée de vie plus longue, ce qui réduit considérablement les coûts de production et la fréquence de remplacement des outils.
Ils sont largement utilisés dans les applications industrielles telles que le tournage, le fraisage, le perçage et le traitement de moules CNC, et conviennent à une variété de matériaux, notamment l'acier, l'acier inoxydable, la fonte, les métaux non-ferreux et les alliages-à haute température.
Comprendre la forme, la qualité et le revêtement des outils de coupe en carbure cémenté est fondamental pour que les ingénieurs, les techniciens et le personnel des achats puissent effectuer des sélections scientifiques et obtenir un traitement efficace.
Types d'inserts en carbure
Par forme
La forme des plaquettes en carbure affecte directement les forces de coupe, l'évacuation des copeaux, la stabilité de l'usinage et l'état de surface. Choisir la bonne forme de plaquette peut réduire les forces de coupe, diminuer les vibrations et prolonger la durée de vie de la plaquette. Différentes formes conviennent à différents scénarios d'usinage :
Insert triangulaire
Convient aux opérations générales de tournage et de dressage. Ces plaquettes offrent des angles flexibles, permettant une coupe multi-directionnelle. Pour les pièces à haute dureté-, un angle de coupe plus petit doit être sélectionné pour améliorer la résistance de la pointe de l'outil. Pour des profondeurs de coupe plus importantes, des plaquettes renforcées sont recommandées pour éviter l'écaillage.
Insert rhomboïde
Couramment utilisé pour la coupe moyenne-et l'usinage de contours complexes, il garantit une élimination en douceur des copeaux et aide à réduire les vibrations. Lorsqu'il est utilisé avec des niveaux de dureté moyenne-, il peut équilibrer le risque d'usure et d'écaillage. Lors de l'usinage de pièces à haute dureté-, la vitesse d'avance doit être réduite de manière appropriée.
Insert rectangulaire/carré
Il est principalement utilisé pour la finition et le contournage et présente une grande zone de contact de la pointe de l'outil et une force de coupe équilibrée. Il convient à l'usinage à grande avance-ou à la coupe continue à long-terme, et peut améliorer la finition de surface.
Insert circulaire
Convient pour l'usinage à grande vitesse-, la découpe légère et la finition. La coupe aux coins arrondis réduit les vibrations et améliore la qualité de la surface, ce qui la rend particulièrement adaptée à l'usinage des alliages d'aluminium et de cuivre et réduit le risque de formation d'arêtes accumulées.
Selon la méthode de coupe
Les plaquettes de coupe en carbure peuvent être classées en plaquettes d'ébauche, plaquettes de finition, plaquettes de rainurage, plaquettes d'alésage et plaquettes de filetage, selon la méthode de coupe. Le choix de la méthode de coupe appropriée contribue à améliorer l’efficacité de l’usinage et la finition de surface, et prolonge la durée de vie de l’outil.
- Plaquettes d'ébauche: Convient aux grandes profondeurs de coupe et aux avances élevées, permettant un enlèvement rapide de grandes quantités de matière. Ces plaquettes présentent généralement une structure renforcée et un grand rayon de pointe pour éviter l'écaillage.
- Inserts de finition : Utilisé pour améliorer la finition de surface des pièces, avec une faible profondeur de coupe et une conception géométrique fine, adapté aux processus de semi-finition ou de finition.
- Plaquettes de rainurage: spécialement conçu pour découper des rainures ou des ouvertures, nécessitant une grande stabilité et résistance à l'écaillage lors de l'usinage.
- Plaquettes d'alésage: utilisé pour l'usinage de trous. L'angle d'insertion et la conception de la rigidité garantissent la précision du diamètre du trou et la rugosité de la surface interne.
- Inserts de filetage: Utilisés pour le filetage, ils ont généralement un angle de pointe spécialement conçu pour garantir la précision et la stabilité du filetage.
Par niveau
La qualité des plaquettes en carbure détermine la dureté, la ténacité, la résistance à l'usure et la stabilité thermique de l'outil, ce qui en fait un facteur essentiel dans la sélection des plaquettes. Différentes qualités de plaquettes conviennent à différents matériaux et processus d'usinage.
- Nuance P (usinage de l'acier) : Haute résistance à l'usure, adaptée à la coupe à grande vitesse-de l'acier au carbone et de l'acier allié. L'usinage à vitesse d'avance élevée peut prolonger la durée de vie de l'outil et garantir la finition de la surface de la pièce.
- Nuance M (acier inoxydable): allie ténacité et résistance à l’usure, empêchant efficacement l’écaillage. Convient à l'usinage de l'acier inoxydable austénitique et de l'acier résistant à la corrosion-.
- Qualité K (fonte): Haute résistance à l'usure, anti-copeaux adhésifs, adapté à l'usinage des fontes grises et des fontes ductiles, avec une forte stabilité.
- Qualité N (métaux non-ferreux) : haute ténacité, faible frottement, évite les-arêtes accumulées, convient à la finition de l'aluminium, du cuivre et de leurs alliages.
- Grade S (alliage haute température) : Il a une dureté et une résistance à la chaleur élevées et convient au traitement des alliages de titane, des alliages à haute température à base de nickel- et de l'acier à haute résistance.
- Nuance H (acier trempé) : dureté et résistance à l'usure extrêmement élevées, adaptées à l'acier trempé et aux pièces à haute dureté-. La vitesse de coupe doit être contrôlée lors d'un usinage à charge élevée-.
- Conseil professionnel: La sélection de la nuance d'outil nécessite une prise en compte approfondie du matériau de la pièce, de la profondeur d'usinage, de la vitesse de coupe et de la géométrie de l'outil. Une sélection de nuance incorrecte peut entraîner un écaillage ou une usure prématurée, affectant l'efficacité de la production et la qualité de la pièce.
Selon le revêtement
La technologie de revêtement d'insert peut améliorer considérablement la résistance à l'usure, la résistance à la chaleur, la résistance à l'écaillage et l'efficacité d'élimination des copeaux. Choisir le bon revêtement peut améliorer l’efficacité de l’usinage et prolonger la durée de vie de l’outil.
- TiN (nitrure de titane): Augmente la dureté de l'outil de coupe, réduit la friction de coupe, convient à l'usinage de l'acier général et peut prolonger la durée de vie de l'outil d'environ 30 %.
- TiAlN (nitrure de titane et d'aluminium) : Haute résistance à la chaleur, adaptée à la coupe à grande vitesse-et à l'usinage de l'acier inoxydable, et peut maintenir la stabilité de l'outil dans des conditions de coupe à sec.
- AlTiN (nitrure d'aluminium et de titane) : résistant à l'usure-et aux hautes-résistants aux températures, adapté aux pièces à haute-dureté ou aux conditions de coupe à sec, et peut réduire la casse de la pointe de l'outil.
- Revêtement CVD/PVD multicouche : Protège l'outil de coupe avec plusieurs couches de matériau, prolongeant sa durée de vie et adapté à l'usinage intensif-ou à l'usinage continu à long terme-.
Guide de sélection des outils de coupe en carbure
Lors de la sélection des outils de coupe, le matériau de la pièce, le processus d'usinage, l'équipement d'usinage et les paramètres des outils de coupe doivent être pris en compte de manière exhaustive.
- Matériau de la pièce: Différents matériaux ont des exigences différentes en matière de dureté, de ténacité et de résistance à l'usure.
- Processus d'usinage: tournage, fraisage, perçage, rainurage ou finition. Différents processus ont des exigences concernant la forme de l'outil de coupe et la méthode de coupe (comme les outils de coupe d'ébauche ou de finition).
- Équipement d'usinage: La vitesse de broche et l'avance d'un tour CNC ou manuel affecteront le choix des outils de coupe.
- Combinaisons de paramètres de lame: la forme, la qualité et le revêtement doivent correspondre aux matériaux et aux processus pour garantir l'efficacité et la qualité de la surface.
Cas d'application courants
- Tournage-à grande vitesse de l'acier: Nuance P + revêtement TiAlN + CNMG + plaquettes d'ébauche, suivi d'une finition pour améliorer l'état de surface.
- Usinage-à vitesse moyenne de l'acier inoxydable: Nuance M + TiAlN/AlTiN + DNMG + inserts de finition.
- Finition en alliage d'aluminium: Nuance N + TiN + RCMT + inserts de finition pour réduire les bords rapportés.
- Usinage d'alliages de titane ou d'alliages à haute-température: Grade S + revêtement multicouche AlTiN-+ TNMG + inserts combinés ébauche + finition.
Qu'il s'agisse de tournage, de fraisage, de perçage ou d'usinage de précision-de haute difficulté, une correspondance correcte des paramètres de plaquette peut réduire considérablement la résistance de coupe, prolonger la durée de vie de l'outil, réduire les temps d'arrêt et réduire les coûts de production.
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