Pointes brasées en carbure de tungstène se réfère à un matériau en carbure de tungstène assemblé par brasage à une tige en acier pour servir de plaquette d'outil de coupe dans les applications d'usinage. Le carbure de tungstène dur offre une résistance à l'usure tandis que la tige en acier permet le montage dans les porte-outils.
Aperçu des pointes brasées en carbure de tungstène
Les pointes brasées en carbure de tungstène présentent une conception composite avec des zones de matériaux distinctes qui tirent parti de leurs avantages individuels en termes de performances :
- La zone de carbure de tungstène à grain fin forme la surface de coupe fonctionnelle.
- Matrice de liant de cobalt pour faciliter le frittage et assurer la ténacité.
- Couche d'alliage de brasure généralement à base de nickel ou de cuivre
- Queue en acier pour le montage dans les porte-plaquettes
Cette construction allie dureté, solidité et résistance aux chocs pour les opérations d'enlèvement de métal dans des conditions exigeantes.
Caractéristiques principales des pointes brasées en carbure de tungstène :
- Conception de la plaquette de coupe en métal composite
- Zone de coupe en carbure de tungstène de haute dureté
- Excellente résistance à l'usure et rétention des arêtes
- Joint brasé entre le WC et le corps en acier
- Permet l'usinage interrompu et lourd
- Alternative moins coûteuse aux plaquettes en carbure monobloc
Types de pointes brasées en carbure de tungstène
Diverses géométries d'outils standard et spéciaux sont produites avec des pointes en carbure brasées, notamment :
| Type | Détails |
|---|---|
| Tournage | Modèles à inclinaison positive pour le tournage extérieur |
| Rainurage | Plaquettes de type "L" et "T" pour le rainurage de tronçonnage |
| Découpage | Lames à triple tranchant pour couper le stock |
| Ennuyeux | Barres d'alésage spéciales avec pointe brasée |
| Sur mesure | Géométries spéciales pour des utilisations spécifiques |
Composition des pointes brasées en carbure de tungstène
Les plaquettes en carbure de tungstène sont constituées de zones de composition distinctes :
| Zone | Composition | Rôle |
|---|---|---|
| Fonctionnel | Grains de WC + Cobalt | Surface de coupe résistante à l'usure |
| Joint de brasure | Alliages de Ni, Cu, Zn | Assemblage du WC et de l'acier |
| Tige | Acier à moyenne teneur en carbone | Permet le montage d'outils |
Propriétés des pointes brasées en carbure de tungstène
Les principales propriétés sont les suivantes
| Propriété | Fonction |
|---|---|
| Dureté | Résiste à l'usure des arêtes de coupe pendant l'usinage |
| La force | Résiste à des forces d'usinage élevées |
| Solidité | Gère les charges d'impact interrompant les coupes |
| Résistance aux chocs thermiques | Permet la production de chaleur pendant la coupe |
| Résistance chimique | Compatibilité avec les matériaux de la pièce |
Caractéristiques des Pointes brasées en carbure de tungstène
| Paramètres | Détails |
|---|---|
| Taille des grains | Granulométrie ultrafine jusqu'à 0,4 μm |
| Notes | K, P, M indiquant la composition |
| Préparation des bords | Hommage ou traitements spéciaux |
| Précision dimensionnelle | Contrôle précis des angles et des dégagements |
| Équilibre | Contrôle de la régularité de la marche à grande vitesse |
| Essais | L'examen des échantillons garantit la qualité |
Applications des pointes brasées en carbure de tungstène
Les outils brasés en carbure de tungstène sont largement utilisés lorsqu'il s'agit de réaliser des outils économiques pour des matériaux difficiles :
| Application | Utilisations courantes |
|---|---|
| Coupe interrompue | Fraisage de fentes, de poches, de contours |
| Usinage à grande vitesse | Tournage d'aciers trempés supérieurs à 45 HRC |
| Alésage grossier | Agrandissement de trous dans la fonte grise et ductile |
| Tronçonnage et rainurage | Découpage de la matière et réalisation de rainures |
| Outil indexable | Porte-outils personnalisés pour lames brasées à pointes multiples |
Pointes brasées en carbure de tungstène pour le tournage
Plaquettes de tournage en carbure brasé utilisées pour :
- Coupes d'ébauche et passes de semi-finition
- Opérations de tournage longitudinal externe
- Modèles d'inserts de type D et de type S courants
- Angles d'inclinaison positifs de 5 à 25 degrés
- Productivité élevée sur les aciers à faible et moyen carbone
Pointes brasées en carbure de tungstène pour le rainurage
Plaquettes à pointe brasée en carbure de tungstène de type "L" et "T" conçues pour les opérations de rainurage par tronçonnage.
Les caractéristiques comprennent
- Profil de coupe étroit pour des profondeurs de rainure importantes
- Géométries avancées de fond de gorge
- Revêtement TiAlN pour les aciers pré-durcis
- Réduction de la tendance à l'ébarbage de la pièce
- Largeurs de rainures de 1,5 mm à 8 mm
Lames brasées en carbure de tungstène pour le tronçonnage
Les lames de tronçonnage à triple tranchant utilisent des pointes en carbure brasées permettant des coupes économiques. Trois coins de coupe par plaquette réduisent les indexations lors des coupes en série.
Les caractéristiques sont les suivantes
- Hauteur des lames de 1,2 mm à 2,5 mm
- Les grades revêtus résistent au soudage
- Conceptions avancées de brise-copeaux
- Réduction des vibrations grâce au style de lame asymétrique
- Tolérances approchant les plaquettes de meulage
Outil indexable utilisant des pointes brasées en carbure de tungstène
L'outillage indexable sur mesure comprend des inserts brasés en carbure de tungstène permettant des changements d'embouts simples et peu coûteux en cas d'usure, au lieu de réaffûter l'outillage spécial.
L'outillage comprend
- Pointes en carbure brasées dans les barres d'alésage à queue
- Corps de fraisage frontal et périphérique
- Fraises spéciales pour formes profilées
- Cartouches ajustables multi-insertions
- Blocs d'outils à changement rapide
Simplifie la maintenance avec le remplacement des pointes tout en contrôlant les coûts d'investissement.
Spécifications de la pointe brasée en carbure de tungstène
Les normes internationales aident à définir la composition, les propriétés et les exigences de qualité :
| Standard | Organisation | Champ d'application |
|---|---|---|
| ISO 1832 | ISA | Teneur nominale en liant |
| JIS G 4053 | Norme industrielle japonaise | Méthode de classification |
| ASTM B774 | ASTM International | Spécification pour les pointes brasées |
Ils permettent d'assurer l'approvisionnement en inserts brasés en fonction des besoins en termes de qualité et de style.
Dimensions des pointes brasées en carbure de tungstène
Les gammes de tailles courantes sont les suivantes
| Paramètres | Gamme de tailles |
|---|---|
| Cercle inscrit | 3 mm à 25 mm |
| Épaisseur | 1,5 mm à 8 mm |
| Rayon d'angle | 0,4 mm à 2,5 mm |
Des géométries plus grandes, supérieures à 25 mm de diamètre, sont possibles pour les barres d'alésage sur mesure, le fraisage et les applications spéciales.
Grades de pointes brasées en carbure de tungstène
Les conseils utilisent la qualité de carbure de tungstène en fonction de la teneur nominale en liant et de la taille des grains :
| Grade | Description |
|---|---|
| K | Faible teneur en cobalt pour une dureté maximale |
| P | Cobalt intermédiaire pour la résistance |
| M | Plus de cobalt pour une meilleure ténacité |
| C | Granulométrie fine de 0,4 μm pour une finition polissable. |
Des substrats avancés et des traitements spéciaux après frittage permettent d'élargir encore les capacités de classement.
Options d'alliage de brasage pour les pointes en carbure de tungstène
| Type d'alliage | Composition | Propriétés |
|---|---|---|
| Nickel | Ni-Cr-B-Si / Ni-Mn | Brasage rentable à une température comprise entre 600 et 800°C |
| Cuivre | Cu-Zn-Mn / Cu-Mn-Ni | Brasure à haute résistance, 700 - 900°C |
| Actif | Ti / Zr / Hf ajouté | Réactif, améliore le mouillage du carbure |
| Argent | Ag-Cu / Ag-Cu-Zn-Cd | Brasage à basse température 500 - 600°C |
Le choix dépend de la nuance de carbure, des besoins en résistance, des contraintes de température et des objectifs de coût.
Pointes en carbure de tungstène brasées ou frittées
| Paramètres | Pointes brasées | Plaquettes en carbure monobloc |
|---|---|---|
| La construction | WC cimenté soudé à la tige en acier | 100% WC fritté |
| Dureté | Jusqu'à 92 HRA (85-88 en général) | 92 - 94 HRA |
| La force | 700 - 900 MPa résistance à la rupture transversale | Supérieure > 1000 MPa |
| Solidité | Résistance modérée à la rupture | Plus élevé, mais variable selon le grade |
| Charge thermique | Sensible aux changements rapides de température | Meilleure résistance aux chocs |
| Coût | Coût inférieur des matériaux | Outillage moulé coûteux |
Les pointes brasées offrent des performances économiques tandis que les inserts pleins offrent une capacité maximale lorsque le prix est moins critique.
Fabricants mondiaux de Pointes brasées en carbure de tungstène
| Entreprise | Pays | Commentaires |
|---|---|---|
| Iscar | Israël | Large gamme de nuances et de géométries de carbure |
| Tungaloy | Japon | Focus sur les plaquettes de tournage et de rainurage |
| Sandvik Coromant | Suède | Substrats et revêtements avancés |
| Kennametal | ÉTATS-UNIS | Modèles indexables et à pointes multiples |
| Ceratizit | Luxembourg | Composants de précision en carbure |
Analyse des coûts des pointes brasées en carbure de tungstène
Le coût de la pointe en carbure est de :
- Matières premières - poudre, liant de cobalt, alliages de brasure
- Fabrication - pressage, frittage, meulage, brasage
- Complexité de la géométrie de l'insert
- Taille, rayon, épaisseur, tolérance
- Quantité et volume de commande
- Revêtement spécial ou traitement des bords
| Objet | Fourchette de prix |
|---|---|
| Plaquette de tournage indexable | $2 - $12 chaque |
| Lame à tronçonner ou à rainurer | $1 - $5 chaque |
| Barre d'alésage de grand diamètre | $50 - $250 chaque |
| Corps de fraisage à profil personnalisé | $100+ par pièce |
Les prix varient considérablement en fonction des dimensions, de la qualité, des caractéristiques spéciales, du volume de commande et des accords conclus avec les fournisseurs.
Avantages et limites des pointes brasées en carbure de tungstène
Avantages
- Coût nettement inférieur à celui des plaquettes en carbure de tungstène massif
- Teneur en liant adaptable aux besoins de dureté et de ténacité
- Structures de grains de carbure avancées pour des applications spécifiques
- La conception composite résiste aux changements de charge soudains
- Variété de géométries d'inserts standard et personnalisés
- Réaffûtage simplifié de l'outil grâce au remplacement de la pointe
- Large compatibilité avec les aciers, les fers et les produits exotiques
Limites
- Dureté et résistance à l'usure inférieures à celles des plaquettes en WC massif
- Paramètres de fonctionnement maximum généralement inférieurs à ceux des pointes moulées
- Fiabilité de l'intégrité des joints de brasure sous fortes contraintes
- Résistance aux chocs thermiques inférieure à 100% fritté
- Limitation des gorges ou des coupes de très haute précision
Les développements en cours dans le domaine de la brasure continuent d'étendre les capacités tout en maintenant les avantages économiques par rapport aux alternatives d'outillage en carbure de tungstène solide.
Questions fréquemment posées
Quels sont les alliages d'apport les plus couramment utilisés pour assembler le carbure de tungstène et l'acier ?
Les alliages de brasage à base de nickel et de cuivre sont les plus courants, les compositions Ni-Cr-B-Si et Cu-Zn-Mn ayant fait leurs preuves pour le brasage au carbure depuis des décennies.
Quelles sont les causes des défaillances des joints de brasure sur les outils de coupe en carbure de tungstène ?
Les raisons potentielles des échecs de brasage comprennent des volumes d'apport inadéquats lors de la fabrication, des problèmes d'atmosphère de brasage entraînant des vides ou des inclusions, des problèmes de brasabilité de qualités spécifiques et une mauvaise préparation de la surface d'accouplement avant le brasage.
La rectification de surface est-elle nécessaire pour les pointes brasées en carbure de tungstène ?
Oui, le meulage après le brasage est important pour obtenir des géométries de plaquettes précises, un état de surface optimal et l'acuité des arêtes nécessaire pour une coupe nette de la pièce. Il permet également d'exposer les défauts incorporés et d'éviter les défaillances en service.
Les plaquettes brasées en carbure de tungstène peuvent-elles utiliser des revêtements PVD avancés ?
Oui, un revêtement avancé comme le TiAlN peut être appliqué par dépôt physique en phase vapeur sur la surface en carbure des plaquettes. Cela permet de résister à l'accumulation d'arêtes et d'améliorer l'efficacité lors de l'usinage d'alliages à haute température ou de matériaux trempés de plus de 45 HRC.
Quels sont les paramètres de fonctionnement recommandés pour les outils indexables utilisant des pointes en carbure de tungstène brasées ?
Les outils indexables dotés de pointes en carbure brasé limitent souvent les vitesses à 100-150 m/min, les vitesses d'avance entre 0,15-0,4 mm/tour et les profondeurs de coupe de 0,5-4 mm. La réduction du DOC et des largeurs de coupe favorise la durée de vie des outils multi-inserts entre deux affûtages.
Qu'est-ce qui provoque la formation d'arêtes lors de l'usinage avec des plaquettes en carbure de tungstène brasé ?
Des températures de plaquette insuffisantes dues à des vitesses, des avances ou des DOC faibles peuvent entraîner un maculage et un soudage du matériau de la pièce. Des géométries plus positives, des revêtements TiAlN et une sélection appropriée des paramètres réduisent les tendances à la formation d'arêtes dans la plupart des matériaux.
Quand dois-je choisir des plaquettes en carbure de tungstène massif plutôt que des plaquettes en carbure brasé ?
Les plaquettes en carbure de tungstène massif sont recommandées pour les gorges de très haute précision d'une largeur inférieure à 0,1 mm, le micro-usinage, l'usinage de pièces dures HD de plus de 50 HRC et les opérations extrêmement exigeantes nécessitant une résistance à l'usure et une tolérance aux chocs thermiques maximales.
Puis-je réutiliser les plaquettes brasées en carbure de tungstène en brasant simplement de nouvelles pointes de coupe ?
Il n'est pas recommandé de réutiliser les tiges en acier, car les cycles de brasage vieillissent thermiquement le matériau de base. Pour des raisons de fiabilité, il convient d'utiliser des inserts neufs. Toutefois, les anciennes tiges peuvent être recyclées.
Quelles sont les causes de l'écaillage et de la rupture des plaquettes lors de l'usinage à l'aide d'outils en carbure brasé ?
L'écaillage ou la fracture en cours d'opération peut résulter de nuances de plaquettes inadaptées à l'application, de problèmes d'arêtes rapportées, de problèmes de broutage dus à une mauvaise sélection des paramètres, ou de dommages dus à une mauvaise manipulation des plaquettes lors de l'indexation. Il est essentiel d'éliminer la cause première.
Quelles sont les mesures à prendre pour affûter en toute sécurité les outils de coupe en carbure de tungstène ?
Portez toujours un masque respiratoire approprié avant de meuler du carbure de tungstène, assurez une ventilation adéquate, utilisez des meules adaptées aux matériaux en carbure, dressez les meules pour garder les surfaces de coupe fraîches, allez lentement pour minimiser l'accumulation de chaleur et refroidissez les plaquettes avec de l'eau ou de l'huile pendant le meulage.
