Les ébauches en carbure sont un matériau essentiel pour la fabrication d'outils de coupe et de matrices. Cet article présente une vue d'ensemble des découpe d'ébauches en carbureCette brochure couvre l'équipement, les types, les applications, les spécifications, les fournisseurs, l'installation, le fonctionnement, l'entretien et plus encore.
Vue d'ensemble du découpage des ébauches en carbure
Les ébauches en carbure sont des blocs ou des tiges en carbure de tungstène qui sont transformés en outils de coupe et en matrices. Le carbure de tungstène est un alliage métallique extrêmement dur contenant du tungstène et du carbone. Il est connu pour sa grande dureté, sa résistance à l'usure, sa solidité et sa ténacité.
Les ébauches en carbure permettent aux fabricants de personnaliser les outils de coupe et les matrices en fonction de la forme, de la taille et des caractéristiques requises. Les ébauches sont coupées et rectifiées selon les spécifications à l'aide d'un équipement spécialisé. La géométrie, les tolérances et les exigences en matière d'état de surface dépendent de l'application finale.
Détails clés sur les ébauches en carbure :
- Alliage de carbure de tungstène et de cobalt
- Très dur, rigide et résistant à l'usure
- Utilisés comme ébauches pour les outils de coupe et les matrices
- Façonné par des opérations de coupe, de meulage et de finition
- Personnalisé selon les spécifications de l'outil requis
- Permet une conception optimale de l'outil en fonction de l'application
- Disponible en tiges, blocs et diverses tailles standard
Types d'ébauches en carbure
Il existe plusieurs types d'ébauches en carbure en fonction de la composition, de la qualité et de l'application finale :
Par qualité de carbure
| Qualité du carbure | Description |
|---|---|
| C1/C2 | Nuance de carbure de base avec une teneur en cobalt de 6-8% |
| C3/C4 | Résistance à l'usure améliorée grâce au cobalt 6-8% |
| C5/C6 | Qualité haute performance avec cobalt 8-10% |
| C7/C8 | Résistance supérieure à l'usure grâce au cobalt 10-12% |
Par qualité
| Qualité | Description |
|---|---|
| Standard | Flans de qualité normale pour applications générales |
| Prime | Ébauches de haute qualité pour les outils critiques |
| Recristallisé | Réduction du stress et amélioration de la qualité des flans |
Par application
| Application | Type vide |
|---|---|
| Outils de coupe | Barres en carbure massif |
| Matrices de dessin | Blocs en carbure rectifiés avec précision |
| Matrices de formage | Électrodes en graphite usinées par électroérosion |
| Moules d'injection | Plaquettes en carbure, formes personnalisées |
Par forme et par taille
- Ébauches de tiges : Rondes, carrées, rectangulaires, hexagonales, etc.
- Ébauches de blocs : Blocs rectangulaires et formes spéciales
- Ébauches sur mesure : Toute forme ou taille souhaitée
Les tiges de carbure sont stockées dans des diamètres standard tels que 3 mm, 5 mm, 8 mm, etc. Les blocs sont disponibles dans des tailles telles que 20x20mm, 25x30mm en fonction de l'application. Des ébauches de carbure personnalisées peuvent être produites sur commande dans des dimensions précises.
Applications des ébauches en carbure
Les ébauches en carbure sont transformées en outils de coupe et en matrices dans plusieurs secteurs industriels :
Outils de coupe
- Fraises en bout
- Exercices
- Alésoirs
- Burrs
- Couteaux
- Scies
- Mèches de toupie
Travail des métaux
- Matrices de dessin
- Matrices de formage
- Filières d'extrusion
- Matrices d'estampage
Automobile
- Moules d'injection
- Outils de coupe
Aérospatiale
- Outils de coupe de précision
- Matrices d'ébarbage en composite
Médical
- Outils chirurgicaux
- Usinage d'implants
Les ébauches en carbure permettent d'optimiser la conception d'outils de coupe et de matrices spécialisés pour ces applications. Les ébauches sont façonnées selon des tolérances serrées et finies pour répondre aux exigences.
Comment choisir les ébauches en carbure
Le choix de la bonne ébauche de carbure dépend de plusieurs facteurs :
Qualité du carbure
Une teneur plus élevée en cobalt améliore la résistance à l'usure et la ténacité. C7-C8 est utilisé pour les outils critiques.
Qualité
Qualité supérieure pour les outils de précision. Standard pour un usage général.
Taille et forme
Faire correspondre les dimensions de l'ébauche à celles de l'outil fini. Tenir compte de l'utilisation de Frank.
Tolérance
Ébauche à tolérance serrée pour les pièces à ajustement serré.
Finition de la surface
Finition plus fine de l'ébauche pour réduire les besoins de meulage.
Revêtements
Les revêtements PVD sur les ébauches améliorent les performances de l'outil.
Tests par lots
Les échantillons à blanc du nouveau lot doivent être testés en premier.
Réputation du fournisseur
Les fournisseurs réputés fournissent des ébauches de qualité constante.
Tarification
Trouver un équilibre entre performance et budget. Évitez les flans très bon marché.
Le choix de la nuance, de la tolérance, du revêtement et du niveau de qualité optimaux des flans est important pour la productivité et la durée de vie de l'outil. Discutez des exigences avec les fournisseurs pour sélectionner les spécifications idéales des flans.
Comment couper et rectifier les ébauches en carbure
La transformation des ébauches en carbure en outils finis implique plusieurs processus d'usinage :
Découpage
- Scies à ruban
- Meules de coupe abrasives
- Electro-érosion à fil
Le carbure étant fragile, des méthodes de coupe à faible contrainte sont utilisées. L'électroérosion à fil permet de réaliser des formes complexes en 2D/3D.
Broyage
- Meulage de surface
- Rectification cylindrique
- Meulage sans centre
- Meulage de profil
La rectification permet d'obtenir des tolérances serrées et des finitions de surface fines sur les ébauches. Des meules diamantées ou CBN sont utilisées.
Rodage et polissage
- Rodage abrasif en vrac
- Polissage à la pâte de diamant
Le rodage permet d'enlever un minimum de matière tout en améliorant l'état de surface.
Découpe au laser
- Lasers CO2
- Lasers à fibre
- Coupe de précision
La découpe laser est un procédé sans contact qui convient aux petites pièces complexes en carbure.
La rectification CNC automatisée à 5 axes avec chargement/déchargement par robot permet un usinage du carbure à haut débit. La méthode appropriée dépend de la forme de l'ébauche, de la géométrie de l'outil, des tolérances et du taux d'enlèvement de matière.
Équipement pour le découpage d'ébauches en carbure
L'usinage d'ébauches en carbure dur et cassant nécessite un équipement spécialisé :
Sciage
| Type | Description |
|---|---|
| Scies à ruban | Les lames bi-métal minimisent les dommages |
| Scies à tronçonner abrasives | Utiliser des roues à liant dur |
Broyage
| Type | Description |
|---|---|
| Affûteuse d'outils et de fraises | Pour fraises, forets, alésoirs |
| Meuleuse cylindrique | Pour les diamètres extérieurs |
| Meuleuse sans centre | Pour les ébauches rondes |
| Meuleuse de surface | Pour les visages, les épaules |
| Meuleuses EDM | Pour les petits matériaux durs |
Automatisation
- Machines à affûter les outils à commande numérique
- Chargement/déchargement automatisé d'outils robotisés
- Systèmes de convoyage pour le flux de travail
Accessoires
- Dispositifs de serrage de précision
- Meules diamantées et CBN
- Systèmes de refroidissement à haute pression -Systèmes de nettoyage et filtration magnétique
L'usinage du carbure exige une construction rigide et précise de tous les composants. L'amortissement des vibrations et la stabilité thermique sont également importants.
Spécifications et normes
Les ébauches en carbure présentent les principales caractéristiques suivantes :
Propriétés mécaniques
- Dureté : 88-93 HRA
- Résistance à la rupture transversale : 500-600 ksi
- Résistance à la compression : 500-700 ksi
Composition
- Taille des grains de WC : 0,5-15 microns
- Teneur en cobalt : 6-15% en poids
- Carbone : équilibre
Tolérances
- Diamètre : +/- 0.001″ à 0.005"
- Planéité : 0,0002" par pouce
- Équerre : < 0.001"
Finition de la surface
- Les ébauches de sol : 8-25 μin Ra
- Tel qu'égrené : Jusqu'à 250 μin Ra
Normes applicables
- ISO 513 : Classification et application des matériaux de coupe durs
- ASTM B9455M : Spécification standard pour les ébauches d'outils en carbure de tungstène
- Normes nationales d'outillage et spécifications des matériaux d'outillage
Le maintien de normes strictes en matière de composition, de propriétés mécaniques, de tolérances et d'état de surface garantit la fiabilité et les performances des ébauches d'outils en carbure en service.
Fournisseurs d'ébauches en carbure
Il existe plusieurs grands fournisseurs mondiaux qui fabriquent et achètent des ébauches en carbure :
| Fournisseur | Description |
|---|---|
| Kennametal | Le premier producteur d'ébauches et d'outils en carbure |
| Sandvik | Principal fabricant de produits en carbure cémenté |
| Ceratizit | Plaquettes de fraisage et de tournage en carbure de tungstène de haute qualité |
| Matériaux Mitsubishi | Fournit une large gamme d'ébauches en carbure |
| Guangdong Xianglu Tungsten | Fournisseur chinois de tungstène et de carbure cémenté |
| Tungaloy Corporation | Fabricant japonais d'outils de coupe et de carbure |
| Outil Rock River | Distributeur d'ébauches en carbure aux États-Unis |
Tarification
- Ébauches de barres en carbure : $5 - $40 par pouce
- Ébauches de blocs en carbure : $15 - $150 par pouce cube
- Les qualités supérieures C7-C8 coûtent deux fois plus cher que les qualités standard C2-C4.
- Les découpes sur mesure avec des tolérances serrées coûtent 20-50% plus
Lors de la sélection d'un fournisseur, il convient de tenir compte de la qualité du carbure, du contrôle de la qualité, de la gamme de tailles, des délais de livraison et des prix. Les fabricants établis tels que Kennametal et Sandvik offrent la meilleure qualité et la plus grande fiabilité.
Installation et fonctionnement
Suivez les étapes suivantes lors de la mise en place des processus d'usinage des ébauches en carbure :
Préparation
- Examiner la conception de l'outil et la taille de l'ébauche requise
- Commander des flans avec une marge suffisante
- Nettoyer les flans pour éliminer les huiles, les graisses ou les marques de manipulation.
Mise en place
- Monter les ébauches dans les montages appropriés pour chaque opération
- Assurer la stabilité, la rigidité et l'isolation des vibrations
- Choisir des meules à liant approprié
- Régler les vitesses de la machine, les avances, le débit du liquide de refroidissement
Inspection initiale
- Inspecter visuellement les premières pièces pour détecter les défauts
- Vérifier les dimensions critiques
- Ajuster les paramètres du processus si nécessaire
- Répéter l'opération jusqu'à ce que les spécifications soient respectées
Fonctionnement
- Exécuter le processus avec un liquide de refroidissement adéquat
- Habiller régulièrement les roues pour exposer les grains frais
- Contrôler périodiquement la qualité des pièces
- Respecter les horaires de maintenance et d'entretien ménager
Commencer par des ébauches de qualité, des montages éprouvés et les bons paramètres de processus garantit une production sans heurts d'outils de coupe en carbure. Prévoyez une usure et un dressage adéquats de la meule pour maintenir la précision.
Maintenance des équipements d'usinage du carbure
Une maintenance efficace est cruciale pour assurer une qualité constante et un temps de fonctionnement maximal lors du meulage d'ébauches en carbure.
Principales activités de maintenance :
- Nettoyage quotidien de l'équipement et de la zone de travail
- Surveillance de la concentration et de la filtration du liquide de refroidissement
- Dressage des meules
- Remplacement des roues et des disques usés
- Lubrification des broches, des glissières et des roulements
- Vérification de l'absence de fixations lâches et de composants usés
- Contrôle de l'usure des roues et de la finition des pièces
- Programmation des contrôles d'entretien périodiques
- Tenue de registres des travaux d'entretien
Outils d'entretien essentiels:
- Jauges et instruments de mesure de précision
- Grattoirs à main pour le nettoyage des surfaces planes
- Outils de dressage des diamants
- Réfractomètre et systèmes de filtration du liquide de refroidissement
- Bain à ultrasons pour le nettoyage des luminaires
- Kits de pièces détachées et lubrifiants
- Extracteurs de roues et arbres
Établir un programme d'entretien complet couvrant les actions quotidiennes, hebdomadaires et mensuelles afin de minimiser les temps d'arrêt imprévus. Investir dans des accessoires et des outils de haute qualité pour soutenir les travaux d'entretien.
Choix d'un fournisseur de flans en carbure
Le choix du bon fournisseur est crucial pour obtenir des ébauches en carbure de haute qualité adaptées à l'application. Voici les facteurs clés à prendre en compte :
Grades de carbure
- Gamme de carbures (C2 à C8)
- Les nuances correspondent aux exigences des outils de coupe
- Certificats relatifs à la composition des grades et à la taille des grains
Précision dimensionnelle
- Tolérances serrées sur les diamètres et l'équerrage
- Meulage de précision selon des spécifications très précises
- Formes spéciales sur mesure disponibles
Finition de la surface
- Ébauches finement rectifiées avec une finition de 8-25 μin.
- Complète les exigences en matière de finition des outils
- Polissage sur mesure disponible
Contrôle de la qualité
- Normes strictes de contrôle des processus
- Des processus fiables et reproductibles
- Preuve de l'essai des produits et du CSP
Support technique
- Expertise en matière de conception et de fabrication d'outils
- Aide à la sélection des spécifications optimales des flans
- Laboratoire métallurgique pour l'analyse des défaillances
Stocks et délais de livraison
- Gamme de tailles standard et spéciales en stock
- Exécution rapide des commandes
- Délais courts pour les découpes personnalisées
Valeur
- Des prix compétitifs
- Équilibre entre le coût, la qualité et la livraison
- Mettre l'accent sur la productivité des clients
Trouver la meilleure adéquation entre les capacités, la qualité et les prix permet d'établir un partenariat productif à long terme avec les fournisseurs d'ébauches en carbure.
Avantages et inconvénients des ébauches en carbure
Avantages
- Dureté extrême pour la résistance à l'usure des outils
- Résistance aux forces de coupe
- Adaptée à la géométrie requise de l'outil
- Permet une conception et des caractéristiques optimales de l'outil
- Rectifie la surface pour obtenir une finition miroir
- Améliore les performances et la durée de vie des outils
- Qualité constante provenant de fournisseurs réputés
Limites
- Matériau fragile nécessitant une manipulation particulière
- Dépend de la compétence de l'opérateur pour le broyage
- Sensible aux vibrations et à l'instabilité
- Équipement spécialisé nécessaire pour usiner
- Les qualités supérieures sont chères
- Délai de livraison long pour les tailles personnalisées
Applications les mieux adaptées
- Outils de coupe pour matériaux durs
- Matrices métalliques à tolérances serrées
- Meulage et usinage de précision
- Superfinition des surfaces critiques
- Situations nécessitant une longue durée de vie de l'outil
Applications à éviter
- Coupes très interrompues
- Charges de choc élevées pendant l'usinage
- Besoins en outils à faible volume
- Très grands outils de coupe
Les ébauches en carbure permettent d'obtenir des performances d'outils de coupe et de matrices qui ne sont pas réalisables avec d'autres matériaux tels que l'acier rapide. Les limitations peuvent être minimisées grâce à une conception optimale des ébauches et à l'utilisation des meilleures pratiques d'usinage.
Ébauches en carbure - Questions fréquemment posées
Q : Quelle est la composition des ébauches en carbure de tungstène ?
R : Les ébauches en carbure sont constituées de particules de carbure de tungstène à grain fin liées entre elles par du cobalt 6-15%. De petites quantités d'autres carbures comme le tantale ou le titane peuvent également être ajoutées.
Q : Comment les ébauches en carbure sont-elles fabriquées ?
R : Le processus de métallurgie des poudres consiste à compacter, presser et fritter les poudres de carbure et de cobalt en un matériau dense. On obtient ainsi une ébauche frittée prête à être broyée.
Q : Quelles sont les tolérances possibles sur les ébauches en carbure ?
R : Les ébauches peuvent être rectifiées avec des tolérances précises telles que ±0,0005″ sur le diamètre. Mais la plage la plus économique est de ±0,001″ à ±0,003″ pour les ébauches standard.
Q : L'électroérosion à fil est-elle efficace sur le carbure ?
R : Oui, l'électroérosion à fil est couramment utilisée pour découper des profils 2D complexes ou des cavités 3D dans des ébauches en carbure. La finition de surface de Ra 25-125 μin est typique.
Q : Comment les ébauches en carbure sont-elles affûtées ou reconditionnées ?
R : Le carbure ne peut pas être affûté mécaniquement. Les ébauches usagées sont mises au rebut. Toutefois, les arêtes de coupe en carbure usées peuvent être recouvertes pour prolonger la durée de vie de l'outil.
Q : Les tiges de carbure standard peuvent-elles être utilisées pour fabriquer des outils de coupe ?
R : Oui, les tiges de carbure de qualité standard peuvent être rectifiées pour en faire des fraises, des forets, etc. Mais la durée de vie de l'outil est inférieure à celle des ébauches en carbure de qualité supérieure sur mesure.
Q : Quelles sont les précautions à prendre lors du meulage du carbure ?
R : Le meulage du carbure nécessite un équipement spécialisé, une fixation rigide, des meules diamantées, un débit élevé de liquide de refroidissement et des meules en robe pour éviter les dommages causés par la chaleur.
Q : Comment dois-je stocker les ébauches de carbure non utilisées ?
R : Conservez les flans dans un endroit propre et sec, à l'abri des températures extrêmes. Utiliser des étagères, des bacs ou des plateaux pour éviter d'endommager les ébauches.
Q : Où puis-je obtenir de l'aide pour sélectionner les spécifications optimales des ébauches en carbure ?
R : Discutez de vos besoins en outils avec les experts techniques des principaux fournisseurs d'ébauches en carbure. Ils peuvent vous aider à sélectionner la nuance de carbure, la qualité, les tolérances et le revêtement idéaux pour votre application.
