Ébauches carrées en carbure sont un outil important pour le travail des métaux et la fabrication. Cet article présente une vue d'ensemble des ébauches carrées en carbure, de leurs applications, de leurs spécifications, de leur installation et des conseils pour le choix des fournisseurs.
Aperçu des ébauches carrées en carbure
Les ébauches carrées en carbure sont des pièces de carbure qui ont été découpées en formes carrées pour être ensuite usinées et finies en pièces d'utilisation finale. Le carbure est un alliage métallique extrêmement dur composé d'atomes de tungstène et de carbone.
Quelques caractéristiques clés des ébauches carrées en carbure :
- Dureté élevée et résistance à l'usure - Le carbure a une dureté très élevée sur l'échelle de Rockwell, ce qui le rend excellent pour les outils de coupe et les pièces d'usure. Il conserve des arêtes de coupe vives et résiste à l'abrasion.
- Résistance à des températures élevées - Le carbure conserve sa résistance et sa dureté même à des températures d'usinage élevées. Cela permet des taux d'enlèvement de matière plus rapides.
- Inertie chimique - Il résiste à la corrosion et à l'oxydation. Les pièces en carbure ont une longue durée de vie, même dans des environnements extrêmes.
- Stabilité dimensionnelle - Le carbure présente une faible dilatation thermique, de sorte que les pièces conservent leur forme et leurs dimensions précises en cas de variations de température.
- Facilité de fabrication - Les ébauches en carbure peuvent être usinées par meulage et par électroérosion pour obtenir des géométries complexes. Les revêtements améliorent l'usinage.
Les ébauches carrées en carbure constituent un matériau de base économique pour la fabrication d'outils de coupe tels que les fraises, les bavures, les mèches de toupie, les graveurs et d'autres pièces d'usure telles que les couteaux de granulation, les matrices d'étirage et les composants d'outillage.
La forme carrée permet de centrer facilement la pièce pour les opérations d'usinage sur les tours, les fraises et autres outils. Les ébauches sont légèrement surdimensionnées pour permettre une finition avec des tolérances serrées.
Types d'ébauches carrées en carbure
Il existe deux grandes catégories de carbure : le carbure de tungstène et le carbure de titane. Leurs propriétés et leurs applications sont légèrement différentes.
Ébauches en carbure de tungstène
- Type de carbure le plus couramment utilisé. Il représente plus de 90% des outils de coupe en carbure.
- Contient du carbure de tungstène 88-97% ainsi qu'un liant de cobalt qui maintient les particules de carbure ensemble.
- Les qualités varient en fonction de la taille des grains de carbure de tungstène et du pourcentage de cobalt. Ensemble, ils déterminent la dureté, la résistance à la rupture et la résistance.
- Nuances courantes de carbure de tungstène : C1 à C6, qualités K
- Utilisé pour l'outillage destiné à l'usinage des aciers, de la fonte, de l'aluminium, du bois, des plastiques, etc.
Ébauches en carbure de titane
- Fabriqué en carbure de titane au lieu de carbure de tungstène.
- Il présente une dureté plus élevée mais une ténacité à la rupture plus faible que le carbure de tungstène.
- Utilisé lorsqu'une très grande résistance à l'usure est nécessaire. Courant dans les filières de tréfilage, l'outillage des granulateurs.
- Plus cher que le carbure de tungstène.
Le tableau 1 compare les propriétés des ébauches carrées en carbure de tungstène et en carbure de titane :
| Propriété | Carbure de tungstène | Carbure de titane |
|---|---|---|
| Dureté | 88-93 HRA | 91-95 HRA |
| Résistance à la rupture transversale | 350-600 ksi | 300-500 ksi |
| Résistance à la rupture | 6-12 MPa-m^1/2 | 3-6 MPa-m^1/2 |
| Température maximale d'utilisation | 1000°C | 800°C |
| Densité | 14,95 g/cc | 4,9 g/cc |
| Coût | Faible | Haut |
Applications des ébauches carrées en carbure
Les ébauches carrées en carbure sont utilisées pour fabriquer une grande variété d'outils de coupe, de pièces d'usure et de composants dans les industries métallurgiques.
Parmi les applications les plus courantes, on peut citer
- Outils de coupe
- Fraises en bout
- Burrs
- Mèches de toupie
- Outils de gravure
- Outils de formulaire
- Contre-perçages/scies
- Pièces d'usure
- Couteaux à granuler
- Filières de tréfilage
- Buses
- Pièces de la pompe
- Composants
- Équipement de transformation des aliments
- Outillage haute température
- Formage/estampage de la tôle
- Roulements et bagues
- Pièces pour le traitement des fluides
Le carbure permet une durée de vie plus longue, un usinage plus rapide et une coupe de précision par rapport aux outils en acier rapide. Il résiste à l'usure abrasive et corrosive dans les environnements exigeants.
Le tableau 2 présente quelques exemples d'applications adaptées au carbure de tungstène et au carbure de titane en fonction de leurs propriétés :
| Application | Grades de carbure de tungstène | Carbure de titane |
|---|---|---|
| Outils de coupe pour les aciers | C2,C4 | |
| Usinage de l'aluminium | C6 | |
| Outils d'exploitation minière et de construction | K10, K20 | K30 |
| Couteaux à granuler | 5e année | |
| Forets pour circuits imprimés | C1 |
Spécifications des ébauches carrées en carbure
Les ébauches carrées en carbure sont disponibles dans une gamme de tailles et de dimensions standard. Les spécifications typiques sont indiquées ci-dessous :
- Dimensions : Section carrée de 1/8" à 1
- Longueurs : 1" à 4" de long
- Tolérances : de ±0,002" à ±0,005".
- Rayons d'angle : 0,010" ou sur mesure
- Finition de la surface : 20-25 μin, rectification personnalisée disponible.
- Grades : Carbure de tungstène standard C1 à C6 et carbure de titane. Alliages sur mesure disponibles.
- Revêtements : TiAlN, TiCN, etc. pour améliorer l'usinage.
Les ébauches en carbure peuvent être fabriquées sur commande avec des dimensions non standard, des tolérances plus serrées, des préparations d'arêtes, des perçages de trous, l'ajout de méplats et d'autres caractéristiques personnalisées.
Le tableau 3 présente les dimensions et les qualités courantes des ébauches carrées en carbure prêtes à l'emploi des principaux fabricants :
| Taille (pouces) | Grades standard stockés |
|---|---|
| 0.125 (1/8) | C1, C2, C4 |
| 0.250 (1/4) | C2, C4 |
| 0.375 (3/8) | C2, C4 |
| 0.500 (1/2) | C2, C4 |
| 0.625 | C2, C3, C4 |
| 0.750 | C2, C3, C4 |
| 1.000 | C2, C3, C4 |
Conseils pour l'installation des flans en carbure
Les ébauches carrées en carbure doivent être manipulées et maintenues correctement pendant l'usinage afin d'éviter tout dommage. Voici quelques bonnes pratiques :
- Utiliser des mâchoires d'étau à pointe en carbure ou des mâchoires souples en aluminium pour saisir les pièces.
- Serrer uniquement sur les bords, pas sur les coins délicats
- Permettre la dilatation - ne pas serrer trop fort
- Utiliser des boulons traversants pour fixer les pièces si nécessaire
- Minimiser le dépassement lors du maintien dans les mandrins
- Utiliser des parallèles ou des cales pour répartir la force de serrage
- Lubrifier les surfaces en contact
- Maintenir le liquide de refroidissement dirigé vers les zones de contact
Effectuer des coupes de finition légères et éviter les changements rapides de force ou de température. Laissez du temps pour la dissipation de la chaleur. Utiliser des plaquettes en carbure revêtues conçues pour l'usinage des métaux durs.
Conseils pour le choix d'un fournisseur de flans en carbure
Tenez compte des éléments suivants lors de la sélection d'un fournisseur pour vos ébauches carrées en carbure :
- Gamme de tailles et de qualités en stock
- Disponibilité de dimensions personnalisées pour les découpes
- Qualité constante et respect des spécifications
- Tolérances dimensionnelles serrées (±0,0005″ ou mieux)
- Qualité des arêtes des coins (petit rayon, pas d'éclats)
- La perpendicularité des ébauches (0.0005″ ou mieux)
- Qualité de la finition de la surface (20 μin ou moins)
- Services optionnels à valeur ajoutée tels que la préparation des bords ou les revêtements
- Disponibilité des stocks et rapidité d'exécution des commandes
- Prix compétitifs avec remises quantitatives
- Un service clientèle réactif et une expertise technique
Les principaux fournisseurs mondiaux d'ébauches en carbure sont Kennametal, Mitsubishi Materials, Midwest Tungsten Service, Carbide USA, Command Tooling Systems et Advent Tool & Manufacturing.
L'achat par l'intermédiaire d'un distributeur permet de personnaliser les flans et de combiner différentes qualités et tailles en une seule commande.
Comparaison des nuances de carbure pour outils de coupe
Le choix de la nuance de l'outil en carbure a un impact sur les performances dans différentes applications de coupe de matériaux. La comparaison des nuances permet de choisir la nuance optimale.
Granulométrie grossière et granulométrie fine
- Le carbure à gros grains présente une plus grande résistance à la rupture
- Le grain fin permet d'obtenir des arêtes de coupe plus tranchantes
Teneur plus élevée en cobalt
- Augmente la solidité et la résistance à la chaleur
- Moins de résistance à l'usure abrasive
Comparaison des grades communs
- C1/K10 - Carbure à usage universel, faible coût
- C2/K20 - De bons outils polyvalents et de bonnes pièces d'usure
- C4 - Alliage à haute teneur en cobalt résistant à l'usure abrasive
- C6 - Grain plus fin pour les coupes de finition
- C5/K30 - Résistance supérieure à l'usure mais plus fragile
Meilleures notes pour les matériaux
- Aciers - C2, C6
- Fonte - C7, K40
- Aluminium - C2, C4
- Bois - C3, C4
- Métaux trempés - C5, K30
Une sélection appropriée du carbure permet de maximiser les performances de l'outil dans des applications de coupe de matériaux spécifiques. Consultez les fournisseurs pour adapter la nuance de carbure aux matériaux de votre pièce en fonction des propriétés requises.
Avantages et limites des ébauches en carbure
Les ébauches en carbure présentent des avantages notables, mais aussi certaines limites à prendre en compte :
Avantages
- Dureté et résistance à l'usure extrêmes
- Maintient l'arête de coupe tranchante
- Résiste aux températures élevées
- Stabilité dimensionnelle en fonctionnement
- Résistance à la corrosion et aux produits chimiques
- Qualité constante du processus de frittage
Limites
- Matériau fragile - susceptible de s'écailler
- Difficile à usiner sans meulage au diamant
- Plus lourds que les outils en acier de même taille
- Coût plus élevé que l'outillage en acier
- Précautions à prendre lors de la manipulation et du stockage
- Les revêtements peuvent se délaminer en cas d'utilisation extrême.
Comprendre les forces et les limites du carbure permet de sélectionner les meilleures applications pour le carbure et de déterminer les manipulations spéciales nécessaires. L'utilisation correcte des ébauches en carbure améliore les performances d'usinage.
Questions fréquemment posées sur les ébauches en carbure
Vous trouverez ci-dessous les réponses aux questions les plus courantes concernant les ébauches carrées en carbure :
Q : Quelle précision peut-on obtenir lors de l'usinage d'ébauches en carbure ?
R : Les ébauches en carbure peuvent être usinées avec des tolérances de ±0,001" ou ±0,0005" en utilisant une rectification diamantée de précision. Des tolérances encore plus étroites sont possibles pour les ébauches semi-finies.
Q : Les ébauches en carbure doivent-elles être stockées d'une manière particulière ?
R : Les ébauches en carbure doivent être maintenues sèches et propres. Évitez les températures extrêmes. Stocker dans des conditions d'atelier constantes, à l'abri des produits chimiques. Protéger les bords/coins délicats contre les dommages dus au contact.
Q : Quelle est la durée de vie des outils et des pièces d'usure en carbure ?
R : Les pièces en carbure ont une durée de vie 5 à 10 fois supérieure à celle des pièces en acier. La durée de vie de l'outil dépend de facteurs tels que la vitesse d'avance, le matériau de travail et l'utilisation du liquide de refroidissement. En moyenne, les fraises en bout durent 30 à 60 minutes, les couteaux de granulation 100 à 300 heures avant de devoir être remplacés.
Q : Est-il possible d'appliquer des revêtements spéciaux sur les ébauches en carbure ?
R : Oui, les ébauches en carbure sont généralement revêtues de TiAlN, TiCN, diamant, diamant CVD, carbonitrure de titane et d'aluminium, etc. pour améliorer les performances de l'outil.
Q : Comment réparer les microfissures ou les gros éclats dans une ébauche en carbure ?
R : Les ébauches en carbure endommagées ne doivent plus être usinées. Les options de remise en état comprennent le rodage des arêtes, le meulage des défauts, le soudage de carbure supplémentaire ou l'utilisation d'une ébauche carrée plus petite.
Q : Quels sont les meilleurs moyens de réduire les coûts lors de l'achat d'ébauches en carbure ?
R : Optimiser les dimensions de l'ébauche pour réduire la quantité de ponçage nécessaire. Acheter en gros pour obtenir des remises sur les quantités. Envisager des ébauches prêtes à l'emploi ne nécessitant qu'un minimum d'usinage. Utiliser des nuances et des tailles standard en stock plutôt que de passer une commande sur mesure.
Conclusion
Les ébauches carrées en carbure constituent un point de départ économique pour la fabrication d'outils de coupe de précision, de pièces d'usure et de composants nécessitant dureté, résistance et stabilité dimensionnelle. Les nuances et les spécifications peuvent être sélectionnées en fonction de l'application finale. Avec une manipulation et une technique d'usinage appropriées, les ébauches en carbure peuvent être transformées en pièces de haute performance avec des tolérances serrées. Ce guide couvre les considérations clés dans la sélection et l'utilisation des ébauches en carbure afin de maximiser leurs avantages.
