Vous êtes-vous déjà demandé ce qui permettait d'obtenir une coupe parfaite dans la fabrication ? Cet article explore différents matériaux d'outils de coupe, en détaillant leurs propriétés et utilisations uniques. Grâce aux conseils d'ingénieurs mécaniciens chevronnés, vous découvrirez comment ces matériaux révolutionnent l'efficacité et la précision de l'usinage. Préparez-vous à améliorer vos connaissances et à optimiser vos choix d'outils.
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L'acier rapide est un type d'acier à outils connu pour sa grande dureté, sa grande résistance à l'usure et sa grande résistance à la chaleur, obtenues grâce à l'ajout d'éléments tels que le tungstène, le molybdène, le chrome et le vanadium. Également connu sous le nom d'acier à outils rapide ou d'acier pour travail à chaud, il est communément appelé "acier blanc".
L'acier rapide est principalement utilisé pour créer des outils de coupe métalliques complexes, légers et résistants aux chocs. Le processus de fabrication des outils en acier rapide est simple et permet un affûtage facile, c'est pourquoi ils représentent encore une part importante des outils de coupe des métaux malgré l'émergence de matériaux plus récents.
Carbure cémenté est un alliage composé de métaux réfractaires et de métaux liants, produit par des techniques métallurgiques P/M. Ce matériau possède d'excellentes propriétés telles qu'une grande dureté, une résistance à l'usure, une bonne solidité et une bonne ténacité, une résistance à la chaleur et une résistance à la corrosion.
En particulier, sa dureté élevée et sa résistance à l'usure restent constantes même à des températures allant jusqu'à 500°C, et il conserve une dureté élevée à 1000°C. Le carbure cémenté présente donc des performances de coupe supérieures à celles de l'acier rapide et peut améliorer la durabilité de l'outil plusieurs fois, voire plusieurs dizaines de fois.
Avec la même durabilité, le carbure cémenté permet d'augmenter les vitesses de coupe de 4 à 10 fois. Il est donc largement utilisé comme matériau d'outillage, capable de couper des matériaux difficiles à usiner tels que l'acier résistant à la chaleur, l'acier inoxydable, l'acier à haute teneur en manganèse et l'acier à outils.
Le diamant est considéré comme la substance la plus dure avec une conductivité thermique exceptionnelle parmi les matériaux minéraux connus. Son usure par frottement avec divers matériaux métalliques et non métalliques n'est que de 1/50-1/800 du carbure cémenté, ce qui en fait le matériau idéal pour les outils de coupe.
Les outils de coupe sont généralement constitués de diamants artificiels monocristallins. L'arête de coupe des outils diamantés est incroyablement tranchante, ce qui est important pour couper des copeaux de petite taille. Son arête de coupe présente une faible rugosité et un faible coefficient de frottement, ce qui la rend peu susceptible de produire des copeaux lors de la coupe et permet d'obtenir des surfaces usinées de grande qualité.
Il existe trois types d'outils de coupe en diamant : les outils en diamant monocristallin naturel, les outils en diamant monocristallin synthétique solide et les outils en diamant composé. Toutefois, les outils en diamant naturel sont rarement utilisés dans la production réelle en raison de leur coût élevé.
Il s'agit d'un nouveau matériau synthétisé artificiellement, fritté à partir de poudre de CBN (nitrure de bore cubique) et d'une petite quantité de liant (tel que Co-Ni, TiC, TiN ou Al2O3) à des températures et des pressions élevées et avec l'aide d'un catalyseur. Il présente une dureté élevée, une bonne résistance à l'abrasion, une stabilité chimique exceptionnelle et une stabilité thermique supérieure à celle des outils diamantés.
Il conserve ses propriétés même lorsqu'il est utilisé à des températures comprises entre 1200 et 1300°C et ne réagit pas avec les métaux du groupe du fer, ce qui le rend idéal pour l'usinage de l'acier. Les outils de coupe CBN sont donc principalement utilisés pour l'usinage efficace de matériaux difficiles à usiner et ont un large éventail d'applications dans l'industrie de l'usinage.
Les principaux avantages des matériaux céramiques pour outils sont leur grande dureté et leur résistance à l'abrasion, ainsi qu'une réduction minimale de la résistance à la flexion et une résistance à la flexion à des températures élevées.
Ils présentent une grande stabilité chimique, une faible affinité avec les métaux et une bonne résistance à l'oxydation à haute température. Ils ne réagissent pas avec l'acier, même à des températures de fusion, ce qui réduit l'adhérence, la diffusion et l'usure par oxydation, ainsi que le coefficient de frottement. Les copeaux sont également moins susceptibles de coller aux outils de coupe et il est moins probable qu'ils produisent un écaillage.
Toutefois, les outils en céramique présentent les inconvénients suivants : grande fragilité, faible résistance et ténacité, et résistance à la flexion plus faible que celle du carbure cémenté.
Lors du choix des matériaux utilisés pour les outils de coupe, il est essentiel de prendre en compte différents facteurs pour garantir des performances et une longévité optimales. Dans cette section, j'aborderai mes principales considérations lors de la sélection des matériaux d'outils de coupe : Résistance et duretéLes produits de cette catégorie sont les suivants : la résistance à la corrosion, la ténacité, la résistance à l'usure, la stabilité thermique et l'accessibilité financière.
La résistance et la dureté déterminent la capacité d'un matériau à résister aux forces de coupe et aux contraintes subies lors des opérations d'usinage. Lors de l'évaluation de ces propriétés, je prends généralement en compte les éléments suivants :
La ténacité est un facteur crucial car elle mesure la capacité d'un matériau à absorber l'énergie et à résister à la fracture ou à l'écaillage. Lorsque j'évalue la ténacité d'un matériau d'outil de coupe, je prends en compte les éléments suivants :
Étant donné que l'outil de coupe subit continuellement des frottements pendant les processus d'usinage, la résistance à l'usure est une considération essentielle. Je me concentre sur :
Les outils de coupe générant des températures élevées pendant l'usinage, la stabilité thermique est vitale. Je considère la capacité d'un matériau à.. :
Enfin, j'évalue le caractère abordable du matériau d'un outil de coupe, car le coût est un facteur essentiel dans tout processus d'usinage. Je prends en compte
En examinant attentivement ces facteurs, je peux sélectionner le matériau d'outil de coupe le mieux adapté à mes besoins d'usinage spécifiques.
D'après mon expérience, les matériaux des outils de coupe sont essentiels pour diverses opérations d'usinage. Ils permettent d'améliorer la productivité, de réduire les coûts et d'obtenir une meilleure qualité de produit. Voici quelques opérations d'usinage courantes :
J'ai remarqué que plusieurs technologies émergentes façonnent l'industrie des outils de coupe. Il s'agit notamment de
En restant informés dans ces domaines, les professionnels de l'industrie peuvent prendre de meilleures décisions et maximiser l'efficacité de leurs outils de coupe.
En tant que fondateur de MachineMFG, j'ai consacré plus d'une décennie de ma carrière à l'industrie métallurgique. Ma vaste expérience m'a permis de devenir un expert dans les domaines de la fabrication de tôles, de l'usinage, de l'ingénierie mécanique et des machines-outils pour les métaux. Je suis constamment en train de réfléchir, de lire et d'écrire sur ces sujets, m'efforçant constamment de rester à la pointe de mon domaine. Laissez mes connaissances et mon expertise être un atout pour votre entreprise.
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