Plaquettes de bouton en carbure désignent des plaquettes rondes indexables avec des profils de contact hémisphériques en carbure cémenté ou en cermets pour les applications d'usinage interrompu. Dotées d'arêtes de coupe multifonctionnelles, les plaquettes boutons possèdent des géométries optimisées pour les opérations de rainurage, de tronçonnage et d'évidement exigeant une résistance à l'usure, une solidité et un amortissement des chocs supérieurs.
Vue d'ensemble de plaquettes en carbure de tungstène
Les plaquettes de bouton en carbure offrent :
- Dureté extrême favorisant la résistance à l'abrasion
- Ténacité et solidité pour une résistance à l'écaillage
- Stabilité aux chocs thermiques empêchant la propagation des fissures
- Géométries positives minimisant les efforts de coupe
- Adaptation multidirectionnelle des forces de l'outil
- Préparations de bords et brise-copeaux sur mesure
- Facilité d'indexation par serrage rotatif
- Le contact plus plat favorise la finition de la surface
Ces avantages bien équilibrés des outils de coupe favorisent leur adoption dans les secteurs de l'automobile, de l'aérospatiale, du moulage sous pression, de la médecine et de l'usinage en général. Les plaquettes Button permettent des coupes interrompues et des coupes progressives fiables et rentables, minimisant les défaillances ou les dommages intempestifs de l'outil, même dans les conditions les plus difficiles.
Types de plaquettes bouton en carbure
Les principales variétés d'inserts de boutons sont les suivantes
| Type | Composition | Description |
|---|---|---|
| Carbure cémenté | 94% carbure de tungstène (WC) avec 6% liant de cobalt | Le plus large éventail d'applications |
| Cermet | Céramique 75% à base de carbonitrure de titane (Ti(C,N)) avec liant 25% à base de nickel/molybdène | Capacité supérieure à haute vitesse |
| Nitrure de bore cubique (CBN) | 60-90% CBN avec liant céramique/carbure | Résistance exceptionnelle à l'usure dans toutes les plages de dureté |
| Diamant polycristallin (PCD) | 80-95% diamant synthétique avec liant cobalt | Option ultime de faible usure pour les alliages non ferreux |
Ces choix de matériaux couvrent les considérations de coût et de performance de coupe, permettant une sélection optimale.
Composition de plaquettes en carbure de tungstène
Composition typique des types de plaquettes en carbure les plus courants :
| Matériau | Principaux constituants | Rôle |
|---|---|---|
| Carbure cémenté | 88-94% carbure de tungstène (WC)<br>6-12% liant cobalt | Constituant dur offrant une résistance à l'usure<br>Liant ductile conférant une résistance à la rupture |
| Cermet | 65-80% carbonitrure de titane (Ti(C<sub>0.5</sub>N<sub>0.5</sub>)) <br> 20-35% liant nickel/molybdène | Phase de carbure de céramique dure <br> Liant métallique durcissant |
| PCBN | 80-90% CBN, 10-20% liant céramique | Matériau abrasif CBN avec liant carbure/céramique |
| PCD | 80-90% diamant, 10-20% liant cobalt | Grains de diamant dur offrant une capacité de coupe <br> Liant métallique à base de cobalt permettant une résistance thermique |
Ces compositions favorisent la dureté, la solidité et la résistance aux chocs.
Propriétés de plaquettes de bouton en carbure
Des inserts de boutons bien conçus offrent un bon équilibre entre les différents attributs :
Propriétés physiques
| Propriété | Carbure | Cermet | PCBN | PCD |
|---|---|---|---|---|
| Densité | 12 à 15 g/cm3 | 5.3-5.7 g/cm3 | 3,45-3,55 g/cm3 | 3.15-3.50 g/cm3 |
| Dureté | 1600-2200 HV | 1600-2100 HV | 4000-5000 HV | 8000 HV |
| Résistance à la rupture transversale | 350-600 MPa | 100-350 MPa | 600-1200 MPa | 500-1350 MPa |
| Résistance à la rupture | 9-12 MPa√m | 7-15 MPa√m | 6-9 MPa√m | ∼15 MPa√m |
Les carbures cémentés offrent une dureté et une résistance à la rupture équilibrées, tandis que les cermets avancés, les CBN et les PCD présentent des niveaux de dureté extrêmes.
Performance de coupe
Comportement relatif du matériau de l'outil pendant l'usinage :
| Paramètres | Carbure | Cermet | PCBN | PCD |
|---|---|---|---|---|
| Abrasion Résistance à l'usure | Bon | Mieux | Le meilleur | Excellent |
| Résistance à l'usure chimique/diffusive | Bon | Mieux | Excellent | Excellent |
| Résistance aux chocs thermiques | Bon | Supérieure | Juste | Pauvre |
| Ténacité et résistance aux chocs | Bon | Juste | Pauvre | Pauvre |
| Capacité d'usinage à grande vitesse | Bon | Excellent | Très bon | Juste |
Les cermets et le PCBN présentent des performances en matière de température et d'usure qui sont essentielles pour le tournage de boutons et le rainurage à haute productivité. Le PCD convient mieux aux vitesses de coupe inférieures.
Conception et géométrie de plaquettes en carbure de tungstène
Les caractéristiques d'insertion des boutons contribuent à la fiabilité du fonctionnement :
| Paramètres | Détails | Avantages |
|---|---|---|
| Profil de contact | Courbe de contact hémisphérique de précision | Le contact ponctuel génère de faibles forces de coupe ; le contrôle de la planéité répond aux exigences de finition. |
| Rayon du nez | Aiguisée pour le tronçonnage, plus large pour le tournage et le rainurage | Équilibre entre la force et les forces de coupe contenues dans le rayon de l'arête ; action de coupe positive |
| Angles de dégagement | Typiquement 7° de dégagement latéral sous le contact | Dévie les copeaux et l'accès au lubrifiant tout en résistant à la rupture des arêtes |
| Plats d'essuie-glace | Petites facettes interrompant la courbure | Faciliter le contrôle de l'état de surface et stabiliser l'insert contre les vibrations |
La géométrie positive associée à la souplesse de serrage minimise les charges dommageables et la déflexion.
Porte-outils pour plaquettes en carbure
Des montages spéciaux permettent de présenter avec précision les plaquettes sur la pièce à usiner :
| Titulaire | Description | Méthode de montage |
|---|---|---|
| Style solide | Barres simples avec poches usinées en contact avec la moitié de l'insert | Fixation de l'appareil dans le bloc d'outils ; flexibilité de positionnement limitée |
| Type de cartouche | Cartouches en carbure indexables avec sièges de plaquettes de précision | Le serrage des vis assure une meilleure rigidité et un meilleur contrôle de la profondeur |
| Système de blocs d'outils | Mini bloc d'outils pouvant contenir plusieurs plaquettes, cartouches ou outils fixes | Interface avec la tourelle du tour ou le porte-outil du bloc ; haute précision |
Des supports dédiés limitent le faux-rond à moins de 0,01 mm, ce qui permet de réaliser des rainures, des fentes et des profils de pièces de précision.
plaquettes de bouton en carbure Fabrication
Étapes de production des boutons :
1. Broyage des poudres - Les carbures, les céramiques et les constituants du liant sont soumis à un broyage humide à billes.
2. Séchage par pulvérisation - La granulation améliore la fluidité et la consistance
3. Le compactage - Le pressage uniaxial suivi d'un pressage isostatique génère une densité verte.
4. Présimpression - Le cycle initial de 1400°C confère une résistance au broyage.
5. Meulage des bords - Le dressage au diamant crée des géométries finies et un état des arêtes
6. Frittage final - Le traitement thermique contrôlé densifie la microstructure
7. Brasage - Les plaques de carbure sont brasées par induction sur les tiges en acier pour les inserts assemblés.
8. Revêtement - Des revêtements spéciaux PVD, CVD sont appliqués sur les surfaces de contact.
9. Emballage - L'emballage protecteur évite les dommages aux bords ou à la surface
Ce traitement approfondi permet d'obtenir des plaquettes indexables présentant des contours d'arêtes de coupe complexes impossibles à obtenir par d'autres moyens.
plaquettes de bouton en carbure Applications
Applications typiques bénéficiant de la capacité des plaquettes à bouton en carbure :
Automobile
Rainurage des alésages des guides de soupapes ; usinage de la culasse, du bloc, du vilebrequin et des cames ; tournage extérieur de pièces de moteur
Aérospatiale
Rainurage du rotor, profilage du pied de pale ; évidement du châssis et de la cloison ; effilement du carter du moteur du missile
Soins médicaux et dentaires
Usinage d'implants à partir d'aciers inoxydables résistants et d'alliages Ti/CoCr ; façonnage de brackets orthodontiques
Moules et matrices
Plongée dans la cavité du moule en acier ; profilage de l'électrode en graphite ; rainurage de l'acier à outils H13
Usinage général
Tronçonnage de pièces, évidement et épaulement de matériaux, rainurage de pièces larges
Notes de plaquettes en carbure de tungstène
Les boutons en carbure portent des désignations de matériaux ISO normalisées :
| Grade | Composition | Caractéristiques |
|---|---|---|
| Carbure cémenté | ||
| P20-P50 | WC-Co moyennement grossier | Usinage général des aciers/inox |
| M10-M40 | WC-Co micrograin | Dureté élevée, résistance à l'usure |
| K20 | Céramiques mixtes en WC-Co | Résistance élevée des arêtes et résistance à la température |
| Cermet | ||
| T15-T50 | TiCN-NiMo | Aciers rapides et métaux trempés |
| MT10-MT50 | Micro-grain TiCN-NiMo | Résistance supérieure à l'usure |
En outre, des suffixes uniques sont ajoutés pour indiquer des caractéristiques spéciales telles que le traitement des bords.
Dimensions de plaquettes en carbure de tungstène
La gamme métrique typique s'étend :
| Paramètres | Gamme |
|---|---|
| Cercle inscrit | 3 mm à 25 mm |
| Hauteurs d'insertion | 2 mm à 6 mm |
| Rayon des bords | Pointu ; 0,4 mm ; 0,8 mm ; 1,2 mm |
| Épaisseurs | 1,5 mm à 4 mm |
Des tailles américaines ANSI et fractionnaires plus grandes sont également disponibles. Géométries personnalisées possibles en fonction des besoins de l'application.
plaquettes de bouton en carbure Normes
Les spécifications importantes sont les suivantes :
- ISO 1832:2012 - Plaquettes pour outils de coupe
- ANSI B212.4 - Plaquettes en carbure, acier trempé
- JIS B4104 - Plaquettes en carbure pour machines-outils
plaquettes de bouton en carbure Fournisseurs
Principaux fabricants mondiaux d'inserts de boutons :
| Entreprise | QG |
|---|---|
| Iscar | Israël |
| Sandvik | Suède |
| Sumitomo | Japon |
| Kyocera | Japon |
| Kennametal | ÉTATS-UNIS |
| Outils Walter | Allemagne |
| Korloy | Corée du Sud |
| Mapal | Allemagne |
Ces leaders technologiques façonnent des matériaux d'outils et des préparations d'arêtes en constante évolution, ce qui permet d'améliorer l'utilité des plaquettes de boutons dans toutes les applications industrielles.
Analyse des coûts
Coûts représentatifs pour les variétés courantes :
| Type d'insertion | Prix indicatifs |
|---|---|
| Bouton en carbure, grade P20 | $12-18 par pièce |
| Bouton en carbure micrograin, grade M20 | $15-22 par pièce |
| Bouton en cermet TiCN, qualité T30 | $35-60 par pièce |
| Bouton PCD, hauteur 2 mm | $45-75 par pièce |
| Bouton PCBN, 3 mm de hauteur | $65-95 par pièce |
Les grandes dimensions, les géométries spéciales et les qualités supérieures se vendent plus cher. L'indexation des plaquettes permet de réaliser des économies en répartissant les coûts sur plusieurs arêtes de coupe.
Avantages et inconvénients
Avantages
- L'extrême dureté favorise la résistance à l'usure lors de l'ébauche
- Peut supporter des vitesses de coupe et des avances élevées
- La géométrie positive minimise les forces de coupe
- La forme ronde diffuse les contraintes concentrées
- Facilite les coupes légères et interrompues
- Permet l'usinage multidirectionnel
- Permet d'effectuer des rainurages et des rainurages de précision
- Simplifie la logistique des outils indexables
- Les revêtements améliorent la productivité et la résistance des arêtes
Limites
- Ne convient pas pour le tournage en continu de grandes longueurs
- Résistance des arêtes inférieure à celle des inserts triangulaires
- Susceptible de vibrer sous certains régimes
- Nécessite des installations rigides préservant l'alignement
- Les besoins d'orientation nécessitent des montages d'indexation ou des blocs d'outils
- Plus cher que les pointes remplaçables par arête
- Les passes de finition peuvent présenter des marques d'épaulement des transitions de diamètre.
La reconnaissance des points forts de l'applicabilité et des limites gérables garantit une sélection optimale de l'outil en fonction des capacités et des besoins.
FAQ
| Question | Réponse |
|---|---|
| Qu'est-ce qu'une plaquette en carbure ? | Plaquettes rondes indexables avec profils de contact façonnés en carbures/cermets cémentés pour une coupe légère/interrompue |
| Quels sont les matériaux utilisés pour les boutons ? | Principalement des carbures cémentés de composition WC-Co ; également des cermets avancés, des PCBN, des options PCD. |
| Quelles sont les opérations pour lesquelles des inserts de type bouton sont utilisés ? | Rainurage, tronçonnage, évidement, plongée, rainurage, profilage, etc. dans des tours, des fraises, des perceuses |
| Quels sont les avantages des boutons en carbure ? | Résistance extrême à l'usure ; géométrie positive permettant de réduire les forces ; coupe multidirectionnelle ; profils de précision |
| Quelles sont les dimensions disponibles ? | Boutons métriques de 3 mm à 25 mm ; également en pouces. Hauteurs de 2 à 6 mm typiques |
| Comment les encarts sont-ils désignés ? | Les grades ISO courants tels que P20, M25, etc. indiquent la composition. Les suffixes indiquent les caractéristiques spéciales telles que les chanfreins ou les revêtements. |
| Quelles sont les causes de défaillance prématurée des plaquettes ? | Rigidité inadéquate, arête arrondie, mauvais accès au liquide de refroidissement, avances/vitesses excessives, écaillage de l'arête en raison de coupes interrompues. |
| Comment maximiser la durée de vie des boutons ? | Choisir la taille en fonction des exigences de rigidité ; optimiser la combinaison alimentation/vitesse ; assurer des angles d'attaque positifs pour dégager efficacement les copeaux. |
Résumé
Les plaquettes carbure de type bouton sont des outils de productivité essentiels qui transforment les opérations difficiles de rainurage, d'évidement et de fente en tâches fiables et simplifiées dans tous les secteurs d'application. Des géométries soigneusement conçues, équilibrant la résistance aux forces de coupe, permettent d'atteindre des régimes de légèreté jusqu'alors impossibles, tout en évitant la rupture des arêtes, ce qui permet une précision de l'ordre du micron, même sur des matériaux à dureté élevée.
Alors que les fabricants exigent des solutions pour réduire les séries de production, les composants personnalisés et minimiser les stocks, les inserts de bouton indexables facilitent la capacité juste-à-temps dans les domaines de niche à grand volume de manière rentable tout en repoussant les limites de la performance. Grâce aux progrès constants des plates-formes d'outils indexables et à la science des matériaux ultra-résistants à l'usure, la technologie du carbure hémisphérique reste prête à répondre avec précision aux besoins d'ouverture toujours plus importants.
