Retour aux sources : revêtements pour outils de coupe

Jul 11, 2023

Le revêtement en carbonitrure de titane (TiCN) est idéal pour le perçage et l'alésage de la fonte, des alliages d'aluminium à haute teneur en silicium, du cuivre et des matériaux abrasifs. Matveev_Aleksandr/iStock/Getty Images Plus

Il est très courant aujourd’hui que la plupart des outils de coupe soient dotés d’une sorte de revêtement ajouté au substrat. Il est important de trouver un équilibre entre un substrat de qualité et un revêtement de qualité : l'entreprise peut fournir les meilleurs revêtements disponibles, mais sans substrat de haute qualité, le revêtement peut être rendu inefficace. De plus, disposer d'un substrat de qualité est essentiel dans les applications où des outils non revêtus sont utilisés.

« Avant tout, les revêtements augmentent la durée de vie et les performances de n'importe quel outil », a déclaré Urmil Patel, ingénieur d'applications, OSG Canada, Burlington, Ontario. « Par rapport à une finition brillante, les revêtements permettent des paramètres de coupe accrus. Avec un revêtement, il y a moins de friction vers les copeaux sortant d'une application de perçage, ce qui signifie moins de résistance à l'écoulement des copeaux. Ils facilitent également l’identification de l’usure des outils. L’utilisation d’un outil revêtu présente de nombreux avantages, mais pour toute application résistante à la chaleur ou pour les matériaux difficiles à couper, les revêtements sont indispensables.

Les revêtements sont particulièrement utiles pour les matériaux ferreux ou à base d'acier, qu'il s'agisse d'acier inoxydable, d'alliages haute température, de fonte, etc. Un revêtement est nécessaire presque tout le temps pour permettre des vitesses accrues, mais aussi parce qu'il augmente la durée de vie des outils. Les outils revêtus permettent de gros gains de productivité.

« Les outils non revêtus sont principalement utilisés dans l'aluminium et les matériaux non ferreux », a déclaré Sarang Garud, chef de produit chez Walter Tools, Greer, SC. ​​« L'avantage des outils non revêtus est qu'ils peuvent toujours être polis, par exemple avec un outil non revêtu poli. carbure, les copeaux ne colleront pas. Ceci est utile lors de la coupe de l'aluminium car cela maintient la qualité de la résistance. Il n’y a pas de bord bâti. Les outils non revêtus ont également des bords de coupe très tranchants car il n'y a pas d'épaisseur de coupe pour ajouter un affûtage artificiel.

Il existe une exception à la règle selon laquelle les outils non revêtus sont utiles pour couper l'aluminium et les alliages d'aluminium à haute teneur en silicium.

« Nous avons tendance à voir des outils non revêtus avec des matériaux de la série ISO N comme l'aluminium, en particulier parce que ces matériaux ont tendance à être mous », a déclaré Scott Walrath, directeur du développement commercial chez CERATIZIT, Schaumburg, Illinois. peut être très abrasif, ce qui peut rendre un revêtement utile. Les outils non revêtus ont moins de résistance à l'usure dans les aluminiums à haute teneur en silicium. Le revêtement est davantage destiné au facteur lubrifiant qu’il offre, où il peut réduire le coefficient de traînée plutôt que la dureté. Dans certains cas, un revêtement ZrN [nitrure de zirconium] facilitera l'évacuation des copeaux pour l'aluminium. »

Une autre exception concerne l’usinage du titane. Dans certains cas, il est judicieux de travailler avec un outil non revêtu.

Le CVD est une méthode permettant de produire des revêtements au moyen de réactions chimiques induites thermiquement. L'outil de coupe est placé dans un réacteur CVD, où des revêtements en couches minces sont formés à la suite de réactions entre divers gaz et la surface chauffée du substrat de l'outil.

Un revêtement CVD typique a généralement une épaisseur comprise entre 17 et 20 μm, mais peut atteindre 5 μm. Et pour la plupart, les revêtements CVD comprennent du carbure de titane (TiC), du nitrure de titane-carbone (TiCN), du nitrure de titane (TiN) et de l'oxyde d'aluminium (Al2O3).

Les revêtements CVD sont idéaux pour les opérations générales de tournage, en particulier dans les applications en acier et en acier inoxydable. L'épaisseur du revêtement offre une résistance à l'usure, en particulier dans les applications où l'usure en cratère est courante.

La structure de surface agrandie montre le processus PVD standard (en haut), le processus PVD HiPIMS des qualités WNN10/WSM01 de Walter (au centre) et la taille d'un cheveu humain par rapport à la surface HiPIMS (en bas). Walter

Ils sont également utilisés pour les nuances de fraisage ISO P, ISO M et ISO K.

"Les CVD constituent généralement un revêtement plus épais et sont idéaux pour la fonte, les aciers ou toute application nécessitant un outil plus robuste ou une capacité de charge élevée", a déclaré Garud. "En tournage, surtout si les coupes sont continues plutôt qu'interrompues, vous pouvez utiliser le revêtement CVD épais pour une longue durée de vie de l'outil aux vitesses de coupe et avances les plus élevées."