Vue d'ensemble Ébauches d'outils en carbure de tungstène
Les ébauches d'outils en carbure de tungstène sont des blocs non finis de carbure de tungstène qui sont rectifiés et usinés pour former des outils de coupe finis. La dureté et la résistance à l'usure extrêmement élevées du carbure de tungstène en font un matériau idéal pour les applications de coupe des métaux.
Ce guide fournit un aperçu complet des nuances de carbure de tungstène, des types d'ébauches d'outils, des méthodes de fabrication, des processus de rectification, des applications, des considérations de conception, des spécifications, des fournisseurs, des coûts, des avantages par rapport aux limitations, et d'autres questions fréquemment posées sur les ébauches d'outils en carbure de tungstène.
Types d'ébauches d'outils en carbure de tungstène
Les principaux types de carbure de tungstène pour les ébauches d'outils sont les suivants :
- Carbure de tungstène droit (WC)
- Carbure de tungstène cimenté au cobalt (WC-Co)
- Revêtement en carbure de chrome
- Carbure de titane ajouté
- Carbure de tantale enrichi
- Nuances de carbure de niobium
Les nuances WC-Co avec une teneur en cobalt de 6-12% sont les plus utilisées. Le cobalt sert de matrice de liaison pour les particules de carbure de tungstène. D'autres carbures et revêtements apportent des améliorations spécifiques aux propriétés.
Types d'ébauches d'outils en carbure de tungstène
Types courants d'ébauches d'outils en carbure de tungstène :
| Type | Détails | Applications |
|---|---|---|
| Ébauches de barres rondes | Barres cylindriques | Alésoirs, fraises en bout, forets |
| Découpes carrées | Tiges de section carrée | Broches, scies à découper |
| Découpes rectangulaires | Barres de section rectangulaire | Fraises, mèches de toupie |
| Ébauches de disques | Disques cylindriques | Couteaux à engrenages |
| Blocs en blanc | Blocs rectangulaires | Outils de formage, matrices |
La forme de l'ébauche est conçue pour s'adapter au processus d'usinage de l'outil éventuel et à la géométrie de l'outil final.
Fabrication d'ébauches d'outils en carbure de tungstène
Principales étapes de fabrication des ébauches en carbure de tungstène :
- Broyage et mélange - Poudre de carbure de tungstène et de cobalt soigneusement mélangée
- Le compactage - Poudre pressée pour obtenir la forme désirée
- Frittage - Ébauches cuites à 1400-1600°C pour les densifier et les rendre plus résistantes
- Broyage - Ébauches rectifiées à des dimensions précises
- EDM - L'usinage par électroérosion est utilisé pour les profils complexes
- Découpe au laser - Découpe laser précise de couches de PCD/CBN
- Revêtement - Application de revêtements CVD et PVD si nécessaire
- L'inspection - Contrôle de la précision dimensionnelle, de la finition et des défauts
Des techniques avancées de frittage et d'usinage permettent d'obtenir une qualité constante des ébauches d'outils.
Processus de rectification des outils en carbure de tungstène
Méthodes de rectification courantes pour l'usinage d'ébauches d'outils en carbure de tungstène fritté :
- Meulage de surface - Aplanit les surfaces et fixe les dimensions
- Rectification cylindrique - Ponce les rayons et crée des profils ronds
- Meulage sans centre - Rectifie avec précision les diamètres des pièces cylindriques
- Meulage interne - Rectifie les diamètres intérieurs des trous et des alésages
- Honage - Finition de la taille et de la géométrie des trous avec une grande précision
- EDM - Découpe de formes complexes impossibles à réaliser par meulage abrasif
Chaque processus offre une capacité géométrique spécifique pour la conception de l'outil.
Applications de la Ébauches d'outils en carbure de tungstène
Les ébauches d'outils en carbure de tungstène sont utilisées pour fabriquer des outils de coupe pour.. :
- Fraisage - Fraises en bout, fraises à lamelles, fraises à surfacer
- Tournage/alésage - Barres d'alésage, plaquettes, mèches d'outils
- Forage - Forets hélicoïdaux, forets à canon, fraises
- Alésage - Alésoirs coniques, alésoirs à goujure spirale
- Taillage d'engrenages - Fraises, fraises à profiler, outils d'écrêtage
- Brochage - Broches internes et externes
- Sciage - Scies à refendre, coupe-cercles
- Filetage - Fraises à fileter, tarauds, outils de tourbillonnage
- Outils spécialisés - Outils de forme, contre-perçages, outils de chanfreinage
La dureté du carbure de tungstène lui permet de s'adapter à presque tous les types d'outils pour le travail des métaux.
Considérations relatives à la conception des ébauches d'outils en carbure de tungstène
Facteurs clés de conception des ébauches d'outils en carbure de tungstène :
- Nuance de carbure - Sélection en fonction de la dureté, de la ténacité et de la résistance à l'usure requises
- Contenu du liant - Plus de cobalt pour une meilleure résistance à la rupture
- Forme et taille de l'espace vierge - Conçu pour le processus d'usinage ultérieur
- Finition de la surface - Rectification des tolérances et de l'état de surface
- Revêtements - Les revêtements CVD et PVD améliorent la protection contre l'usure
- Pointes brasées - Pointes en carbure brasées sur des tiges en acier
- AQ/CQ - Protocoles d'inspection rigoureux pour garantir l'absence de défauts dans les flans
Les propriétés des ébauches sont adaptées aux conditions de fonctionnement et aux exigences de durée de vie de l'application d'usinage finale.
Spécifications
Spécifications typiques pour ébauches d'outils en carbure de tungstène:
| Paramètres | Spécifications |
|---|---|
| Dureté | 88-93 HRA (~1600-2100 HV) |
| Densité | 14,95 - 15,10 g/cm3 |
| Résistance à la rupture transversale | 500 000 - 750 000 psi |
| Teneur en carbure de tungstène | 84 - 97% wt |
| Teneur en cobalt | 3 - 16% wt |
| Porosité | Proche de zéro, entièrement dense |
| Finition de la surface | Jusqu'à 10 μin, finition miroir |
| Dimensions | Tolérance de ±0,0005 |
La composition précise, la microstructure, la dureté, la résistance et la finition de l'usinage déterminent la qualité des ébauches d'outils.
Fournisseurs mondiaux
Principaux fabricants d'ébauches d'outils en carbure de tungstène :
- Kennametal
- Sandvik
- Matériaux Mitsubishi
- OSG Corporation
- Nachi-Fujikoshi
- Sumitomo
- Outils LMT
- Guhring
- Halcyon Technologies
- Outil Rock River
De nombreuses marques d'outillage s'approvisionnent en ébauches auprès de ces fournisseurs de carbure établis pour créer des outils finis sous leur nom de marque.
Facteurs de coût
Facteurs influençant les coûts des ébauches d'outils en carbure de tungstène :
- Nuance de carbure sélectionnée
- Quantité commandée
- Dimensions et complexité de l'encombrement
- Tolérances et besoins en matière de finition de surface
- Meulage ou revêtement supplémentaire
- Exigences en matière d'essais
- Méthode de production utilisée
- Réputation et capacités du fabricant
- Dynamique de l'offre et de la demande mondiales
Fourchette de coûts : $5 - $100+ par blanc, très dépendante de l'application
Il est recommandé de contacter les fabricants pour obtenir un devis personnalisé.
Considérations relatives à l'achat
Principaux éléments à prendre en compte lors de l'approvisionnement en ébauches d'outils en carbure de tungstène :
- Propriétés du carbure requises pour l'application
- Désignation de la forme et de la taille appropriées de l'ébauche
- Finition de surface et tolérances dimensionnelles requises
- Comprendre les délais de livraison pour les différentes qualités et les différents volumes
- Expertise technique et service à la clientèle du fabricant
- Résultats globaux et réputation de qualité
- Qualifications telles que la certification ISO
- Conformité avec RoHS, REACH et rapports sur les minerais de conflit
- Coûts totaux pour des commandes de différentes tailles
Une planification minutieuse et un partenariat avec le bon fournisseur d'ébauches en carbure garantissent un processus d'approvisionnement sans heurts et une application finale réussie.
Avantages et inconvénients des ébauches en carbure de tungstène
Avantages
- Dureté extrême pour une excellente résistance à l'usure
- Maintien de la dureté et de la résistance à des températures élevées
- Module d'élasticité élevé
- Chimiquement inerte pour la plupart des solutions
- Peut être meulé pour obtenir une finition miroir
Limites
- Fragile avec une résistance à la rupture limitée
- Matériau relativement coûteux
- Dépend fortement du prix du cobalt
- Une rectification spécialisée est nécessaire pour usiner
- Difficulté de recyclage après utilisation
FAQ
Quels sont les principaux avantages des outils de coupe en carbure de tungstène ?
L'extrême dureté, la dureté élevée à chaud, la résistance supérieure à l'usure, la solidité et l'inertie chimique permettent aux outils en carbure de tungstène d'usiner des matériaux tels que l'acier trempé qui ne peuvent pas être coupés avec de l'acier rapide ou des plaquettes en carbure.
Quelles sont les qualités qui offrent la meilleure combinaison de dureté et de ténacité ?
Les carbures de tungstène cémentés au cobalt de granulométrie moyenne de la gamme WC-6Co à WC-8Co offrent un bon équilibre de dureté, de solidité et de résistance à la rupture pour la plupart des applications d'usinage générales.
Comment les pointes d'outils en carbure de tungstène sont-elles brasées sur les queues d'outils en acier ?
Les pointes ou les inserts en carbure sont brasés sur des tiges en acier à l'aide d'alliages de brasage à l'argent à haute température qui peuvent supporter jusqu'à 700°C. Il est essentiel de prévoir un espace suffisant pour le brasage et de contrôler le processus de brasage.
Quelles sont les causes de la défaillance ou de l'usure prématurée des outils ?
Parmi les causes potentielles, citons un état de surface inadéquat entraînant des concentrations de contraintes, une nuance de carbure inadaptée à l'application, des profondeurs de coupe ou des vitesses supérieures à la capacité de l'outil, un manque de liquide de refroidissement, une arête rapportée et un faux-rond ou des vibrations excessifs de l'outil.
Quelles sont les précautions à prendre lors du meulage du carbure de tungstène ?
Utilisez des protections de roues, des dispositifs de dépoussiérage et des EPI appropriés pour contrôler l'exposition à la poussière de meulage. La poussière de carbure de tungstène constitue un risque respiratoire potentiel en cas d'inhalation.
Conclusion
Les propriétés uniques du carbure de tungstène en font un matériau de premier choix pour les ébauches d'outils destinées aux applications d'usinage nécessitant une résistance à l'usure et une dureté élevées. Une sélection minutieuse des nuances, une rectification et une finition précises, ainsi que le contrôle de la teneur en cobalt permettent aux fabricants d'adapter les ébauches afin d'optimiser la durée de vie et les performances de l'outil. La technologie des outils en carbure de tungstène continuant à progresser, les outils finis produits à partir d'ébauches en carbure de qualité joueront un rôle de plus en plus important dans les applications les plus exigeantes de l'industrie du travail des métaux.
