Différents matériaux d'outils de coupe

Aujourd'hui, nous discuterons des matériaux d'outils de coupe les plus courants utilisés dans les industries mécaniques. L'outil joue un rôle très important dans l'usinage. La forme de la pièce, sa finition de surface et certaines autres propriétés dépendent directement du matériau de l'outil et de sa conception. Un outil bien conçu avec un matériau approprié donne une meilleure finition de surface et une grande précision. Les caractéristiques les plus importantes de l'outil sont :

• Il doit avoir une dureté à chaud élevée.
• Haute résistance à l'usure.
• L'outil doit avoir une ténacité et une dureté élevées.
• Il doit avoir une conductivité thermique élevée.
• L'outil fonctionne à haute température pendant la coupe, il doit donc
  avoir un faible coefficient de dilatation thermique.
• L'outil doit avoir une résistance élevée.
• Il doit avoir un faible coefficient de frottement et doit être chimiquement stable.

Matériaux d'outils de coupe :

Les matériaux d'ingénierie les plus couramment utilisés dans la fabrication d'outils sont :

Outil en acier au carbone :

L'acier au carbone est largement utilisé pour l'usinage de matériaux souples tels que le magnésium, l'aluminium, le bois, etc. Il contient du carbone, du silicium et du magnésium. Ce matériau est utilisé pour fabriquer des perceuses à main à lame étroite, des tarauds, des matrices, des ciseaux, etc. Sa vitesse de coupe est d'environ 10 mm et la température maximale à laquelle il peut fonctionner est de 200 à 250 degrés centigrades.

Acier rapide (HSS) :

L'acier rapide est un matériau d'outil très courant qui est un alliage d'acier au tungstène, au chrome et au vanadium. Il contient 18 % de tungstène, 4 % de chrome et 1 % de vanadium. Ce matériau est à durcissement profond et peut être trempé dans de l'huile, de l'air ou du sel. Il a la plus grande ténacité. Sa vitesse de coupe est d'environ 30 à 50 mm. Il peut fonctionner jusqu'à 650 degrés centigrades.

Selon la composition du matériau, il peut être divisé en deux types principaux.

1. Aciers de type tungstène dans lesquels le tungstène est utilisé comme élément d'alliage principal.2. Acier de type molybdène dans lequel le tungstène est partiellement ou totalement remplacé par du molybdène. Il est moins cher que l'acier de type tungstène et a une plus grande ténacité au même niveau de dureté.

Stellite :

La stellite est un alliage non ferreux avec du cobalt, du chrome, du tungstène, du molybdène et du bore. Le cobalt est utilisé à environ 38 à 53 %, le chrome à 30 à 33 %, le tungstène à environ 10 à 20 % et le carbone à environ 1 à 3 %. Ce matériau a des propriétés intermédiaires entre le HSS et le carbure cémenté. Sa vitesse de coupe est d'environ 50 à 80 mm. Sa température de fonctionnement la plus élevée est d'environ 900 degrés centigrades.

Ce matériau d'outil est principalement utilisé pour l'usinage grossier à une vitesse et une avance relativement élevées et il peut usiner des matériaux plus difficiles tels que l'acier à haute résistance, les aciers inoxydables et les aciers résistants traités thermiquement.

Outil en carbure cémenté :

Il est fabriqué par la technique de la métallurgie des poudres. Dans ce matériau, le cobalt agit comme liant. Ces matériaux peuvent être divisés en trois types.

1. Carbure de tungstène droit avec du cobalt comme liant.2. Carbure de tungstène avec du cobalt comme liant et ayant de grands pourcentages de carbures de titane, de tantale, de niobium et de columbium, etc.3. Carbure de titane avec du nickel ou du molybdène comme liant.

Sa vitesse la plus élevée jusqu'à laquelle il peut fonctionner est d'environ 60-200 mm et sa limite de température de travail est jusqu'à 1000-1200 degrés centigrades.

Tous les carbures une fois finis sont extrêmement cassants et faibles dans leur résistance aux chocs et aux chocs. C'est pourquoi les vibrations sont très nocives pour les outils en carbure.

Céramique :

Cet outil est une combinaison de carbure de silicium et d'oxyde d'aluminium. Il est également fabriqué par métallurgie des poudres.
Il ne peut pas fonctionner à basse vitesse. Ce matériau d'outil a une très haute résistance à l'abrasion et est dur par rapport à l'outil en carbure cémenté. Il est particulièrement utilisé pour l'usinage de la fonte et de l'acier à haute résistance avec une vitesse de coupe plus élevée par rapport à l'outil en carbure cémenté. Sa température de fonctionnement la plus élevée est d'environ 1400 degrés centigrades. Sa vitesse de coupe est d'environ 300 à 600 mm.

Cermets :

La combinaison de céramique et de métal est connue sous le nom de cermets. Ce matériau a un caractère réfractaire élevé de la céramique et une ténacité élevée et une résistance aux chocs thermiques du métal. La combinaison habituelle est l'oxyde d'aluminium avec du métal (W, Mo, bore, Ti, etc.) en une quantité de 10 %.

Diamant

Le diamant est le matériau d'outil dur le plus connu au monde. Il a une bonne conductivité thermique, une faible dilatation thermique et un faible coefficient de frottement. Sa vitesse de coupe est d'environ 1500 - 2000 mmm. Il est utilisé pour l'usinage de matériaux durs tels que le carbure dur, les nitrures, etc. Il est principalement utilisé pour l'usinage de matériaux non ferreux.

Nitrure de bore cubique

C'est le deuxième matériau le plus dur après le diamant. Ce n'est pas un matériau naturel. Il est constitué d'atomes d'azote et de bore. Cela a une dureté élevée et une conductivité thermique élevée. Le CBN est chimiquement inerte et est utilisé comme substitut du diamant pour l'usinage de l'acier. Il est principalement utilisé comme abrasif dans la meule. Sa vitesse de coupe la plus élevée est d'environ 600 à 800 mm.

UCON :

C'est un nouveau matériau de coupe. Il constitue 50 % de columbium, 30 % de titane et 20 % de tungstène. Cela a une dureté élevée, une ténacité élevée et une excellente résistance aux chocs. Il est principalement utilisé pour les matériaux de coupe en acier et ne convient pas pour la coupe de la fonte, de l'acier inoxydable et des superalliages contenant du Ni, du Co et du Ti comme matériau de base. UCON offre une augmentation de 60 % de la vitesse de coupe par rapport au carbure de tungstène.

Coronite :

C'est un nouveau matériau de coupe dont les propriétés se situent entre celles du HSS et du carbure cémenté. Ce matériau est constitué de grains fins de TiCN uniformément dispersés dans un matériau en acier pouvant être traité thermiquement. Il est utilisé pour la production de perceuses et de fraises de petite et moyenne taille. Il est également utilisé pour la technologie de mélange et de revêtement. Il est principalement utilisé comme matériau de base pour le HSS ou l'acier à ressort.

Il s'agit des matériaux d'outils de coupe les plus courants utilisés dans les industries mécaniques. Si vous avez des questions concernant cet article, demandez en commentant. Si vous aimez cet article, n’oubliez pas de le partager sur vos réseaux sociaux. Abonnez-vous à notre site Web pour plus d'articles informatifs. Merci de l'avoir lu.