Aperçu des ébauches brasées au carbure
Ébauches brasées en carbure sont un type innovant de substrat d'outil de coupe fabriqué par brasage d'un alliage de carbure sur une tige en acier. Ils combinent la dureté et la résistance à l'usure du carbure avec la ténacité et l'usinabilité de l'acier.
Quelques caractéristiques clés des flans brasés en carbure :
- L'alliage de carbure dur offrant une résistance à l'usure est brasé sur une tige en acier résistant et usinable.
- Permet d'usiner des géométries d'outils complexes dans la tige en acier.
- Large gamme de nuances de carbure et de revêtements disponibles.
- Fabrication plus simple que les outils en carbure monobloc.
- Alternative moins coûteuse que les outils en carbure monobloc.
- Utilisé pour les applications d'usinage à haute production.
Les outils brasés en carbure sont idéaux pour le fraisage dur, le tournage, le perçage et d'autres opérations de coupe sur les aciers, les alliages à haute température et les matériaux difficiles à usiner. Ils sont couramment utilisés dans les secteurs de l'automobile, de l'aérospatiale, des moules et matrices, du pétrole et du gaz.
Types d'ébauches brasées au carbure
Il existe deux types principaux de configurations d'ébauches brasées au carbure :
Ébauches brasées à la pointe
- La pointe en carbure est brasée à l'extrémité avant de la tige en acier.
- La résistance à l'usure n'est assurée qu'à l'extrémité de la coupe.
- Méthode de brasage plus simple.
- Coût inférieur à celui des outils entièrement en carbure.
- Utilisé pour des applications d'usinage légères.
Flans brasés pleine face
- Toute la face avant est brasée au carbure.
- Maximise la résistance à l'usure.
- Résiste à l'usinage lourd.
- Permet des géométries complexes.
- Coût plus élevé que les outils brasés à la pointe.
- Utilisé pour l'usinage lourd.
| Ébauches brasées à la pointe | Flans brasés pleine face |
|---|---|
| Pointe en carbure uniquement | Face entièrement brasée au carbure |
| Usinage léger | Usinage lourd |
| Coût moins élevé | Coût plus élevé |
| Brasage simple | Brasage complexe |
Caractéristiques des ébauches brasées au carbure
Caractéristiques clés et considérations de conception pour les ébauches brasées en carbure :
- Nuance de carbure - Varie entre des grades à grain fin pour une dureté élevée et des grades plus résistants aux fractures. Contrôle la résistance à l'usure et la ténacité.
- Épaisseur du carbure - Une couche de carbure plus épaisse améliore la résistance à l'usure mais peut réduire la ténacité. Épaisseur typique de 0,8 mm à 3 mm.
- Matériau de brasage - Alliage à base de nickel pour le brasage à haute température. Crucial pour la solidité de la liaison carbure-acier.
- Matériau de la tige - L'acier à teneur moyenne/élevée en carbone assure la résistance et l'usinabilité. Peut être traité thermiquement.
- Diamètre de la tige - Disponibles en tailles standard de 3 mm à 32 mm de diamètre. Adaptés aux porte-outils.
- Géométrie de la tige - Cylindrique, carré ou hexagonal. Impact sur la rigidité et l'accès à l'usinage.
- Revêtements - TiAlN, TiN, TiCN, AlCrN utilisés pour une plus grande dureté, résistance à la chaleur et réduction de la friction.
| Paramètres | Options |
|---|---|
| Nuance de carbure | Grain fin, moyen, gros |
| Épaisseur du carbure | 0,8 mm à 3 mm en général |
| Matériau de brasage | Alliage haute température à base de nickel |
| Matériau de la tige | Acier à moyenne/haute teneur en carbone |
| Diamètre de la tige | Dimensions standard de 3 mm à 32 mm |
| Géométrie de la tige | Ronde, carrée, hexagonale |
| Revêtements | TiAlN, TiN, TiCN, AlCrN |
Applications des outils brasés au carbure
Les outils bruts brasés au carbure sont conçus pour les applications d'usinage suivantes :
- Tournage - Excellent pour le tournage en grande série de pièces en acier et en alliage. Utilisé pour l'ébauche, la finition, le rainurage et le filetage.
- Fraisage - Pour le surfaçage, le rainurage, le fraisage latéral et frontal des aciers, du titane et des alliages de nickel.
- Forage - Offre une bonne qualité de trou et une bonne durée de vie de l'outil pour le perçage de trous profonds dans les aciers alliés.
- Filetage - Les ébauches en carbure sont idéales pour les applications de taraudage à haut volume.
- Alésage - Alésoirs de finition fabriqués à partir d'ébauches brasées sur toute la surface pour les composants en acier.
- Ennuyeux - Meilleure précision d'alésage dans les pièces en acier par rapport à l'acier rapide.
| Application | Utilisations |
|---|---|
| Tournage | Ebauche, finition, rainurage, filetage |
| Fraisage | Fraisage de face, de rainure, de côté et de face |
| Forage | Forage profond dans les aciers |
| Taraudage | Prélèvement d'un volume important |
| Alésage | Alésage de finition dans les aciers |
| Ennuyeux | Alésage dans les aciers alliés |
Spécifications des ébauches brasées au carbure
Spécifications typiques et normes de conception pour les outils bruts brasés au carbure :
| Paramètres | Spécifications |
|---|---|
| Nuances de carbure | ISO K, P, M, H10-H40 |
| Épaisseur du carbure | 0,8-3 mm |
| Matériau de brasage | ISO 3613 Alliage de nickel |
| Dureté de la tige | Jusqu'à 60 HRC |
| Tolérances de la tige | ISO 2768 |
| Diamètre de la tige | 3-32mm |
| Géométrie de la tige | ISO 698, 13399 |
| Revêtements | ISO 2316, 3325, 3326 |
- La qualité du carbure suit les classifications ISO 513, de micrograin fin (K) à grossier (H).
- Tolérances de production de la tige selon la classe de tolérance moyenne de l'ISO 2768.
- Les dimensions et les ajustements de la tige sont conformes aux normes ISO 698 et 13399.
- Les revêtements sont conformes aux normes ISO en la matière.
Fournisseurs et coûts des ébauches brasées en carbure
Les ébauches brasées en carbure sont disponibles auprès des fabricants d'outils et des fournisseurs d'outils. Voici quelques exemples de fournisseurs et de prix :
| Fournisseur | Taille de la tige | Qualité du carbure | Coût |
|---|---|---|---|
| Kennametal | 1/2″ dia x 4″ | KC725M | $45 |
| Mitsubishi | 20mm dia x 75mm | VP15TF | $60 |
| Sandvik Coromant | 16mm sq x 100mm | GC4215 | $75 |
| Outils Walter | 3/4″ sq x 5″ | H10F | $55 |
| WIDIA | 25mm dia x 150mm | KC5500 | $90 |
- Le coût est compris entre $45 et $100 par pièce brute en fonction de la taille et de la qualité.
- Économique par rapport au carbure massif qui coûte de 2 à 5 fois plus cher.
Installation d'outils brasés au carbure
Etapes de l'installation et de l'utilisation de l'outillage en carbure de tungstène :
1. Contrôler - Vérifier l'arête du carbure, le joint de brasure, l'état de la tige.
2. Mesurer - Confirmer que la tige est dans la tolérance de l'alésage du porte-outil.
3. Nettoyer - Enlever les débris et la graisse de l'alésage du support et de la tige.
**4. Insertion - Placer la tige revêtue dans le support nettoyé. Éviter de toucher le bord brasé.
5. Serrer - Serrer le support uniformément et fermement selon le couple de serrage défini par le fabricant.
6. Contrôler - Vérifier que l'outil est bien serré et qu'il n'y a pas de mouvement dans le support.
7. Fixer les hauteurs - Régler les hauteurs de travail et les longueurs en fonction de l'application. Tenir compte du bord brasé.
8. Vérifier le faux-rond - Tester le faux-rond pour s'assurer de la concentricité de l'outil.
| Étape | Procédure |
|---|---|
| 1 | Inspecter l'outil |
| 2 | Mesurer la taille de la tige |
| 3 | Nettoyer le support et la tige |
| 4 | Insérer dans le support |
| 5 | Serrer le support |
| 6 | Vérifier le serrage |
| 7 | Régler les hauteurs de travail |
| 8 | Vérifier la sortie de route |
Fonctionnement et entretien
Suivez ces meilleures pratiques pour les flans brasés au carbure :
- Choisir la nuance de carbure et le revêtement adaptés au matériau de la pièce à usiner. Le carbure plus dur convient aux métaux plus durs.
- Réduire les vitesses/les avances si des copeaux ou des fissures se forment sur l'arête en carbure. Maintenir l'arête de coupe aiguisée.
- Utiliser des profondeurs de coupe importantes qui conviennent à la tige rigide et au carbure épais. Réduire pour les petits diamètres.
- Appliquer les géométries de plaquettes correctes pour le tournage, le surfaçage et l'alésage en fonction de l'opération.
- Veiller à ce que le support et la machine soient suffisamment rigides pour éviter l'écaillage des bords.
- Remplacer rapidement les plaquettes usées. Le réaffûtage n'est généralement pas effectué.
- Éviter le frottement sur la pièce, en particulier avec le bord revêtu. Empêcher l'accumulation des bords.
- Nettoyer régulièrement les copeaux de l'outil afin de réduire la température du carbure. Utiliser un liquide de refroidissement si possible.
| Pratique | Description |
|---|---|
| Qualité de carbure appropriée | Correspondance entre la qualité et le matériau de travail |
| Régler les vitesses/les avances | Prévenir l'écaillage du carbure |
| Utiliser des profondeurs de coupe importantes | Convient au carbure épais et à la tige rigide |
| Géométrie correcte de la plaquette | Par tournage, fraisage, alésage, etc. |
| Configuration rigide | Prévenir l'écaillage des bords brasés |
| Remplacer les inserts usés | Ne pas réaffûter |
| Éviter de frotter la pièce | Prévenir l'accumulation de bordures |
| Nettoyer régulièrement les copeaux | Contrôle de la température du carbure |
Comment sélectionner les fournisseurs d'outils brasés au carbure
Suivez ces conseils pour choisir les fournisseurs d'ébauches brasées en carbure :
- Choisir des fabricants d'outillage reconnus dont les méthodes de brasage ont fait leurs preuves.
- Assurez-vous que le fournisseur propose des nuances de carbure et des revêtements adaptés à vos applications.
- Envisagez des services d'ingénierie des ébauches sur mesure pour une conception optimale de l'outil.
- Choisissez des fournisseurs capables de produire des géométries de carbure complexes si nécessaire.
- Demandez des échantillons pour tester les performances de l'outil avant de passer commande.
- Examiner les fiches techniques pour s'assurer de l'exactitude des spécifications et des tolérances des outils.
- Comparez les prix de plusieurs fournisseurs pour obtenir des devis compétitifs.
- Tenir compte de la valeur totale - service, livraison, qualité - plutôt que du coût le plus bas.
- Rechercher des fournisseurs capables de répondre aux demandes potentielles de production en grande quantité.
- Confirmer la garantie des joints de brasure et la politique de remplacement des inserts.
| Lignes directrices | Description |
|---|---|
| Des fabricants qui ont fait leurs preuves | Utiliser des méthodes de brasage fiables |
| Matériaux appropriés | Des qualités et des revêtements adaptés à vos besoins |
| Ingénierie sur mesure | Optimiser la conception des outils |
| Géométries complexes | Si nécessaire pour vos pièces |
| Les échantillons d'essai d'abord | Valider la performance avant l'achat complet |
| Examiner les données techniques | Confirmer les spécifications |
| Comparer les prix | Obtenir des devis auprès de plusieurs fournisseurs |
| Tenir compte de la valeur totale | Pas seulement le coût le plus bas |
| Répondre aux demandes de volume | Augmenter la production |
| Garantie sur le joint de brasure | Insérer la politique de remplacement |
Avantages et inconvénients des outils brasés au carbure
Avantages des ébauches brasées au carbure :
- Alternative économique aux outils en carbure monobloc.
- Nuances de carbure et revêtements sur mesure pour des applications spécifiques.
- Des géométries de coupe complexes peuvent être rectifiées dans la tige en acier.
- Avantages de la productivité du carbure à un prix inférieur.
- Qualité constante grâce à des méthodes de brasage avancées.
- Bonne performance dans les environnements à forte production.
- Plus facile à serrer et à indexer que les petits outils en carbure monobloc.
Limites des ébauches brasées au carbure :
- Ils ne sont pas aussi robustes que les outils en carbure monobloc pour l'usinage extrême.
- Ténacité limitée des arêtes et géométrie de coupe plus épaisse par rapport au carbure monobloc.
- L'intégrité des bords brasés est soumise au contrôle de qualité du processus de brasage.
- Ils restent plus chers que les outils en acier rapide ou en acier à outils.
- Le réaffûtage n'est pas possible. Les plaquettes usées doivent être remplacées.
- Les petits diamètres ont des limites de taille et de géométrie.
| Avantages | Inconvénients |
|---|---|
| Coût inférieur à celui du carbure monobloc | Moins robuste que le carbure monobloc |
| Qualités et revêtements adaptables | Géométrie plus épaisse que le carbure solide |
| Géométries de coupe complexes | La qualité de la brasure dépend du contrôle du processus |
| Productivité du carbure | Plus coûteux que les outils en acier |
| Qualité constante de la brasure | Pas de réaffûtage |
| Bon pour une production élevée | Limites de taille pour les petits diamètres |
Nuances de carbure pour outils brasés
Les alliages de carbure utilisés dans les outils brasés offrent une gamme de propriétés de dureté, de résistance à l'usure, de ténacité et de température. Les principales nuances de carbure sont les suivantes
- Notes K - Micro-grain très fin avec une dureté et une résistance à l'usure très élevées. Cassant, utilisé pour des coupes de finition légères.
- Notes P - Grain fin avec un bon équilibre entre dureté et ténacité. Pour l'usinage de l'acier.
- Notes M - Grain moyen pour une polyvalence des matériaux, convient pour le dégrossissage.
- Notes H - Grades à gros grains de H10 à H40. Plus dur pour les coupes intermittentes.
| Grade | Dureté | Résistance à l'usure | Solidité | Meilleures utilisations |
|---|---|---|---|---|
| K | Très élevé | Excellent | Faible | Finition des aciers |
| P | Haut | Très bon | Modéré | Aciers |
| M | Moyen | Bon | Plus élevé | Ebauche, aciers, alliages |
| H | Faible-moyen | Juste | Le meilleur | Coupures interrompues |
Le choix de la nuance de carbure dépend du matériau de la pièce, des pressions de coupe et de la nature de la coupe (continue ou interrompue). Un fournisseur réputé d'outils brasés en carbure peut recommander la nuance optimale pour des applications spécifiques.
Revêtements en carbure pour ébauches brasées
Une gamme de revêtements est appliquée à la pointe et à l'arête en carbure par des procédés de dépôt en phase vapeur (PVD) ou en phase vapeur (CVD). Les options les plus courantes sont les suivantes :
- TiAlN - Nitrure d'aluminium et de titane. Offre une dureté élevée jusqu'à 3500 HV et une résistance à la chaleur jusqu'à 1000°C. Bon revêtement à usage général.
- TiN - Nitrure de titane. Donne une couleur dorée. Dureté d'environ 2000 HV. Bonne résistance à la corrosion et à l'adhérence.
- TiCN - Nitrure de carbone de titane. Dureté de 3000 HV. Excellente résistance à l'abrasion. Utilisé pour l'usinage en grande série des aciers et des fontes.
- AlCrN - Nitrure de chrome d'aluminium. Résistance à des températures supérieures à 1000°C. Résistant à l'oxydation et à l'adhérence. Utilisé pour le fraisage et le perçage à grande avance.
| Revêtement | Dureté HV | Température | Caractéristiques principales |
|---|---|---|---|
| TiAlN | 3500 | 1000°C | Dureté élevée et résistance à la chaleur |
| TiN | 2000 | 800°C | Résistant à la corrosion, lubrifiant |
| TiCN | 3000 | 800°C | Résistant à l'abrasion |
| AlCrN | 2800 | 1000°C+ | Résistant à l'oxydation |
Les revêtements améliorent la durée de vie, la lubrification et la résistance à la chaleur. Plusieurs couches sont parfois appliquées. Le choix du revêtement dépend du matériau travaillé et des conditions de coupe.
Fraises en bout brasées au carbure
Les fraises en carbure brasées constituent une option économique pour les opérations de surfaçage, de rainurage, de fraisage latéral et de contournage sur les aciers et les alliages. Voici quelques exemples :
- Broyeurs à facettes - Carbure brasé sur toute la surface pour le fraisage lourd. La conception à goujures hélicoïdales est préférable.
- Fraises carrées - Pour le fraisage de fentes et de poches. Disponibles en différentes longueurs et qualités de carbure.
- Fraises à bouts ronds - Pour le profilage de contours en 3D avec des rayons d'angle plus petits.
- Fraises à chanfrein - Arête de coupe angulaire pour fraiser les chanfreins et les faces angulaires.
| Type | Utilisations | Caractéristiques |
|---|---|---|
| Broyeurs à facettes | Revêtement lourd | Face pleine en carbure, goujure hélicoïdale |
| Fraises carrées | Fraisage de rainures et de poches | Longueurs jusqu'à 8 fois le diamètre |
| Broyeurs à billes | Contour 3D | Petits rayons d'angle |
| Fraises à chanfrein | Chanfreins, angles | Arête de coupe angulaire |
Les fraises à bouts brasés offrent une durée de vie d'outil rentable par rapport à l'acier rapide, avec de meilleures performances dans les aciers alliés. Les vitesses, avances et profondeurs appropriées doivent être appliquées.
Plaquettes de tournage brasées au carbure
Les plaquettes carbure indexables fabriquées à partir d'ébauches brasées présentent des avantages pour le tournage CNC à haute production d'aciers et d'alliages. Voici quelques options :
- Tournage externe - Plaquettes à inclinaison positive pour le surfaçage, le tournage droit et le profilage.
- Tournage interne - Plaquettes à inclinaison négative avec une ligne centrale plus épaisse pour les barres d'alésage.
- Filetage - Géométries de brise-copeaux rectifiés pour le taraudage et le filetage.
- Rainurage - Plaquettes avec arête de coupe plus vive, coin arrondi.
- Séparation - Plaquettes étroites pour optimiser le processus de séparation. Plaquettes à profil mince également.
| Opération de retournement | Caractéristiques de l'insert |
|---|---|
| Tournage externe | Râteau positif, bords tranchants |
| Tournage interne | Râteau négatif, noyau plus solide |
| Filetage | Brise-copeaux de terre |
| Rainurage | Arête vive, coin arrondi |
| Séparation | Largeur étroite, profil mince |
Les plaquettes indexables permettent d'utiliser plusieurs arêtes de coupe de manière rentable. Les porte-outils positionnent et fixent correctement les plaquettes pendant les opérations de tournage.
FAQ
Q : Les outils en carbure brasé sont-ils aussi résistants que les outils en carbure monobloc ?
Les outils en carbure monobloc sont généralement plus robustes en termes de ténacité des arêtes et de résistance à l'écaillage. Toutefois, les outils modernes en carbure brasé peuvent approcher les performances du carbure monobloc tout en étant plus rentables. Il est essentiel de bien choisir la nuance de carbure et l'application.
Q : Les outils brasés au carbure peuvent-ils être affûtés ?
R : En général, non. Le bord en carbure dur brasé ne permet pas le réaffûtage par meulage. L'avantage est que les plaquettes sont simplement remplacées lorsqu'elles sont usées, ce qui permet de remettre l'outil à l'état neuf.
Q : Qu'est-ce qui fait que les arêtes en carbure s'écaillent ou se cassent ?
R : Des forces de coupe, des vitesses/avances ou des profondeurs excessives pour une nuance de carbure donnée peuvent provoquer des fractures. Une rigidité insuffisante de la pièce ou un serrage insuffisant de l'outil peuvent également contribuer à l'écaillage des arêtes. Il est essentiel de sélectionner correctement les paramètres de coupe et la configuration de l'outil et de la pièce à usiner.
