Plaquettes en carbure non revêtues sont des outils de coupe en carbure cémenté qui ne sont pas recouverts d'un revêtement supplémentaire. Ils sont utilisés pour des applications d'usinage telles que le tournage, l'alésage, le rainurage et les opérations de tronçonnage.
Aperçu des plaquettes en carbure non revêtues
Les plaquettes en carbure non revêtues offrent une bonne résistance à l'usure et de bonnes performances d'usinage pour de nombreuses applications. Elles sont plus économiques que les plaquettes en carbure revêtues mais peuvent ne pas atteindre le même niveau de durée de vie ou de performance dans les opérations de coupe très exigeantes.
Avantages des plaquettes en carbure non revêtues :
- Plus économique que les inserts revêtus
- Durée de vie de l'outil et performance de coupe suffisantes pour de nombreuses applications
- Peut supporter des vitesses de coupe et des températures élevées
- Plaquettes polyvalentes utilisables pour l'ébauche et la finition
Inconvénients des plaquettes en carbure non revêtues :
- Moins résistantes à l'usure que les plaquettes revêtues pour les usinages très difficiles
- L'usure des cratères et la rupture des arêtes peuvent se produire dans les coupes continues.
- Adaptation limitée aux faibles profondeurs de coupe inférieures à 0,5 mm
Propriétés principales :
- Fabriqué en carbure de tungstène/titane cémenté
- Dureté de 86 à 93,5 HRA (échelle Rockwell A)
- Résiste à des températures élevées jusqu'à 1000°C
- Résistance à la chaleur, propriétés de résistance à l'usure
Le carbure non revêtu est idéal pour les coupes interrompues et l'usinage moyen à lourd à faible vitesse où une grande résistance des arêtes est nécessaire. Pour l'usinage à très grande vitesse ou les passes de finition, le carbure revêtu est souvent plus performant.
Types de Insert en carbure non revêtu Notes
Il existe plusieurs qualités de carbure non revêtu utilisées pour les plaquettes, classées en fonction de la composition du matériau et de l'application :
| Grade | Description | Propriétés principales | Applications |
|---|---|---|---|
| C1 à C5 | Carbures de tungstène droits | Solidité, résistance aux chocs | Coupes brutes interrompues |
| P10 à P50 | Grains mixtes/moyens | Équilibre entre force et résistance | Usinage général |
| M10 à M40 | Carbures à micro-grains fins | Très résistant à l'usure et à la chaleur | De la finition à la semi-finition |
La taille des grains diminue généralement des grades C à M, tandis que la dureté et la résistance à l'usure augmentent. Les grains plus fins améliorent l'état de surface mais sont plus sujets à l'écaillage.
Grades de la norme ISO
De nombreuses plaquettes en carbure non revêtues sont conformes aux normes ISO en fonction de leur composition et de leur domaine d'application :
| Grade ISO | Description |
|---|---|
| ISO C720 | Pour le tournage de l'acier, résistance moyenne, coupes interrompues |
| ISO C750 | Pour l'acier/la fonte, bonne résistance, plus grandes profondeurs |
| ISO K10 | Dureté élevée pour les matériaux durs |
| ISO K20 | Très haute résistance à la chaleur et à l'usure |
| ISO P10-P50 | Nuances d'usinage universel/général |
| ISO M10-M40 | Pour les opérations de finition nécessitant un bon état de surface |
Options de géométrie des plaquettes en carbure non revêtu
Les plaquettes en carbure non revêtues sont disponibles dans de nombreuses formes, tailles et géométries standard pour répondre aux différents besoins d'usinage :
Insérer des formes :
- Triangle - Forme générale, 3 coins coupants
- Carré - Donne de la force, utilisé pour les applications lourdes.
- Ronde - Utilisée pour les grandes profondeurs, très résistante
- Rhombique - Combinaison d'un carré et d'un triangle
- Formes spéciales - Trapèze, parallélogramme, polygone, etc.
Géométries du casse-pipe :
- Face plane - Usinage général, finition légère
- Face rainurée - Usinage général, profondeurs moyennes
- Face d'essuyage - Coupes de finition, bon état de surface
- Brise-copeaux spéciaux - Hi-feed, hi-speed, hi-positive, etc.
Options de rayons de nez :
- Pointu - Utilisé pour les avances inférieures à 0,006" par tour
- Modérée - vitesses d'avance de 0,008"-0,016
- Grands rayons - Plus de 0,020" d'avance par tour
Le choix d'une géométrie de plaquette optimale est vital pour un enlèvement de métal efficace, une bonne durée de vie de l'outil et la finition souhaitée du composant. Les relations entre le rayon du nez, les vitesses d'avance et les vitesses de coupe doivent être équilibrées.
Applications et matériaux appropriés
Le carbure non revêtu donne de bons résultats pour l'usinage de matériaux plus durs tels que :
- Aciers alliés, aciers à outils
- Fonte et fonte trempée
- Aciers trempés, jusqu'à 45 HRC
- Superalliages à base de nickel/cobalt
- Alliages de titane jusqu'à Ti-6Al-4V
Les nuances de carbure et la géométrie des plaquettes doivent correspondre aux caractéristiques de dureté de la pièce et à l'état de surface souhaité.
Composants typiques usinés avec des outils en carbure non revêtus :
- Arbres
- Douilles, manchons
- Pièces détachées automobiles
- Composants aérospatiaux
- Moules, matrices, outillage
Matériaux ne convenant pas au carbure non revêtu
- Les matériaux non ferreux comme l'aluminium nécessitent des géométries de plaquettes spéciales et des nuances de carbure dédiées pour éviter l'usure des plaquettes.
- Céramiques/composites durs - nécessitent des plaquettes extrêmement résistantes à l'usure comme PCD ou CBN
Spécifications des plaquettes en carbure non revêtues
Les plaquettes en carbure non revêtues ont des spécifications établies couvrant les dimensions des plaquettes, les tolérances, les détails de la plate-forme d'assise, etc. pour assurer la compatibilité entre les porte-outils de différents fabricants.
Désignations des encarts standard
Les inserts suivent les normes ISO/ANSI/nationales pour le système de numérotation indiquant la forme, la taille, la tolérance, les détails des trous, etc. Quelques exemples :
| Insérer la désignation | Signification |
|---|---|
| CNMG 432 | C = Code de forme, N = Rayon de nez, M= Tolérance, G = Epaisseur, 432 = Diamètre du cercle inscrit |
| DNMX 11 04 08 - PM | Forme, taille de l'insert, épaisseur de l'insert, diamètre et position du trou, caractéristiques spéciales |
Tolérances dimensionnelles standard
Les degrés de tolérance des plaquettes déterminent les variations autorisées dans les dimensions critiques telles que l'épaisseur, le diamètre/la position de l'alésage, le plan d'assise, etc.
| Tolérance Grade | Tolérance en mm |
|---|---|
| IT7 (précision) | Jusqu'à 0,013 mm |
| IT8 (Haute précision) | 0,018 mm à 0,036 mm |
| IT9 | 0,036 mm à 0,072 mm |
Des tolérances plus étroites améliorent le siège et la constance des performances, mais augmentent le coût. La tolérance IT9 standard permet une assise acceptable pour la plupart des applications.
Analyse comparative
Comparaison entre différents types de plaquettes en carbure non revêtues pour les applications de tournage de l'acier :
| Paramètres | C6 Micrograin | C2 Grain moyen | M35 Grain ultra-fin |
|---|---|---|---|
| Composition | Mixte MC+WC | 94% WC | Submicronique WC+TiC+TaC+NbC |
| Dureté | 1600 HV | 1760 HV | 1830 HV |
| Solidité | Très élevé | Moyen | Faible |
| La force | Moyen | Très élevé | Moyen |
| Conductivité thermique | Faible | Moyen | Haut |
| Durée de vie de l'outil | Longues | Moyen | Court |
| Usure de l'insert | Abrasion | Chipping | Déformation plastique |
| Finir Réalisable | Moyen | Moyen-Bon | Très bon |
| Niveau de prix | Faible | Economique | Haut |
| Mieux adapté pour | Coupes interrompues | Usinage général | Finition des coupes |
Pour le tournage de l'acier, la nuance C2 à grain moyen offre le meilleur équilibre entre la résistance à l'usure et les propriétés de ténacité, comme la résistance à l'écaillage des arêtes. La nuance M35 ultrafine donne une excellente finition mais manque de robustesse pour les coupes interrompues. La nuance C6 est suffisamment robuste mais n'offre pas une finition comparable.
Fournisseurs de plaquettes en carbure non revêtues
Tous les principaux fabricants d'outils de coupe proposent des plaquettes en carbure non revêtu dans leur gamme de produits. Les principaux fournisseurs de plaquettes en carbure non revêtu sont les suivants :
| Entreprise | Années d'études proposées | Options de style d'insertion | Fourchette de prix estimée |
|---|---|---|---|
| Sandvik Coromant | C2, C6, M35, P25, K20 | Triangle, Carré, Rond, Rhombique | $8 - $50 par insert |
| Kennametal | KC850, KC925, K313 | Triangle, carré, parallélogramme | $6 - $40 par insert |
| WIDIA | CC650, CC625DV | Triangle, Rond | $5 - $30 par insert |
| Iscar | IC8150, IC907, IC908 | Triangle, Carré, Rond, Rhombique | $10 - $60 par insert |
| Kyocera Unimerco | CB20, CB30 | Triangle, Carré | $15 - $100 par insert |
Les prix varient considérablement en fonction de la qualité, de la taille et des caractéristiques géométriques de l'insert. Les devis pour les commandes en gros permettent de réaliser des économies considérables par rapport aux commandes individuelles/petites.
Plaquettes en carbure non revêtues ou revêtues
Les plaquettes en carbure revêtues utilisent un traitement supplémentaire comme les revêtements CVD/PVD TiN, TiCN, TiAlN, AlCrN pour conférer une plus grande résistance à la chaleur et à l'usure.
| Paramètres | Carbure non revêtu | Carbure revêtu |
|---|---|---|
| Composition de base | Carbure de tungstène/titane | Identique à la version non couchée |
| Technologie de revêtement | Pas de revêtement | CVD/PVD TiN, TiCN, etc. |
| Épaisseur du revêtement | NA | 3-5 um typique |
| Dureté | 86 à 93,5 HRA | 92 à 96 HRA |
| Solidité | Très bon | Bon |
| Résistance à la chaleur | Jusqu'à 1000°C | Jusqu'à 1100°C |
| Résistance à l'oxydation | Moyen | Très bon |
| Durée de vie de l'outil | Plus court | Plus long |
| Coût | Plus bas | Plus élevé |
Pour les paramètres de coupe très élevés, la protection thermique supplémentaire de la plaquette revêtue permet d'allonger considérablement la durée de vie de l'outil. Toutefois, le carbure non revêtu présente une résistance à l'usure suffisante pour de nombreuses applications d'usinage général à moindre coût. Le choix dépend de la matière à usiner, des conditions de fonctionnement et des besoins de finition.
FAQ
Q : Quelle est la plage de dureté typique des plaquettes en carbure non revêtues ?
R : La plupart des nuances utilisées pour les plaquettes en carbure non revêtues ont une dureté comprise entre 1600 et 1900 Vickers, ce qui équivaut à ~86 à 93,5 sur l'échelle Rockwell A. Les compositions à micro-grains plus fins peuvent atteindre des niveaux de dureté plus élevés, supérieurs à 2000 Vickers.
Q : Comment les plaquettes en carbure non revêtues sont-elles fixées dans les porte-outils ?
R : Presque toutes les plaquettes utilisent un système de serrage, fixé par un collier supérieur ou une vis. Le dessous de la plaquette/la plate-forme d'assise correspond à l'angle subtil et à la géométrie de la plate-forme de la poche du porte-outil. Une assise correcte garantit la stabilité, la précision et la sécurité de la plaquette.
Q : Les plaquettes en carbure non revêtues peuvent-elles usiner efficacement l'aluminium ?
R : Le carbure non revêtu peut réagir chimiquement avec l'aluminium à des températures de coupe élevées, provoquant une accumulation/soudure d'aluminium importante et une défaillance rapide de la plaquette. Des plaquettes de qualité aluminium avec des géométries spéciales et des nuances/compositions de plaquettes dédiées sont nécessaires.
Q : Qu'est-ce qui fait que les plaquettes se fissurent ou se cassent pendant l'usinage ?
R : Des avances/profondeurs excessives induisant des forces de coupe élevées associées à une ténacité/résistance à la flexion de la plaquette inadaptée aux conditions de coupe entraînent des ébréchures ou des fractures. Une arête de coupe moins tranchante et une préparation/honoration accrue des arêtes améliorent la ténacité de la ligne d'arête.
Q : Combien de fois une plaquette peut-elle être réutilisée en toute sécurité en l'indexant sur une nouvelle arête de coupe ?
R : Les géométries de plaquettes avec 3 coins utilisables comme CNMG/DNMG peuvent souvent être indexées au moins deux fois pour être réutilisées tant que toutes les arêtes sont usées uniformément et que les paramètres de coupe restent inchangés d'un cycle à l'autre. Au-delà de la deuxième réutilisation, la charge risque d'être inégale.
