Même à des températures de coupe très élevées, la durée de vie de l'outil de coupe peut être prolongée grâce au revêtement, réduisant ainsi considérablement les coûts d'usinage. De plus, le revêtement de l'outil de coupe peut diminuer le besoin en fluides lubrifiants. Il permet non seulement de réduire les coûts des matériaux, mais aussi de protéger l'environnement.
Effet des traitements avant et après revêtement sur la productivité
Dans les opérations de coupe modernes, les outils de coupe doivent résister à des pressions élevées (> 2 GPa), à des températures élevées et à des cycles constants de contraintes thermiques. Avant et après le revêtement de l'outil, un traitement approprié est indispensable.
Avant le revêtement des outils de coupe, diverses méthodes de prétraitement peuvent être utilisées pour préparer l'outil au processus de revêtement ultérieur, tout en améliorant considérablement l'adhérence de ce dernier. Associée au revêtement, la préparation du tranchant permet également d'accroître la vitesse de coupe et l'avance, et d'allonger la durée de vie de l'outil.
Le post-traitement du revêtement (préparation des bords, traitement et structuration de la surface) joue également un rôle déterminant dans l'optimisation de l'outil de coupe, notamment pour prévenir une éventuelle usure prématurée due à la formation de copeaux (liaison du matériau de la pièce au bord de coupe de l'outil).
Considérations et choix du revêtement
Les exigences relatives aux performances des revêtements peuvent varier considérablement. Dans des conditions d'usinage où la température de l'arête de coupe est élevée, la résistance à l'usure thermique du revêtement devient primordiale. On attend des revêtements modernes qu'ils présentent également les caractéristiques suivantes : excellente tenue à haute température, résistance à l'oxydation, dureté élevée (même à haute température) et ténacité microscopique (plasticité) grâce à la conception de couches nanostructurées.
Pour des outils de coupe performants, une adhérence optimale du revêtement et une répartition adéquate des contraintes résiduelles sont deux facteurs déterminants. Premièrement, l'interaction entre le matériau du substrat et celui du revêtement doit être prise en compte. Deuxièmement, l'affinité entre le revêtement et le matériau à usiner doit être minimale. Le risque d'adhérence entre le revêtement et la pièce peut être considérablement réduit par l'utilisation d'une géométrie d'outil appropriée et le polissage du revêtement.
Les revêtements à base d'aluminium (par exemple AlTiN) sont couramment utilisés comme revêtements d'outils de coupe dans l'industrie de la découpe. Sous l'effet des hautes températures de coupe, ces revêtements forment une couche mince et dense d'oxyde d'aluminium qui se renouvelle continuellement pendant l'usinage, protégeant ainsi le revêtement et le substrat sous-jacent de l'oxydation.
Les propriétés de dureté et de résistance à l'oxydation d'un revêtement peuvent être ajustées en modifiant sa teneur en aluminium et sa structure. Par exemple, en augmentant la teneur en aluminium, en utilisant des nanostructures ou un micro-alliage (c'est-à-dire un alliage avec de faibles proportions d'éléments), on peut améliorer la résistance à l'oxydation du revêtement.
Outre la composition chimique du matériau de revêtement, les modifications de sa structure peuvent avoir une incidence significative sur ses performances. Les performances des outils de coupe dépendent de la répartition des différents éléments au sein de la microstructure du revêtement.
De nos jours, plusieurs couches de revêtement individuelles de compositions chimiques différentes peuvent être combinées en une couche composite afin d'obtenir les performances souhaitées. Cette tendance va se poursuivre, notamment grâce à de nouveaux systèmes et procédés de revêtement, comme la technologie hybride HI3 (High Ionization Triple) par évaporation à l'arc et pulvérisation cathodique, qui combine trois procédés de revêtement à haute ionisation en un seul.
Les revêtements à base de titane-silicium (TiSi) offrent une excellente usinabilité. Ils conviennent à l'usinage d'aciers à haute dureté (jusqu'à HRC 65) et d'aciers à dureté moyenne (jusqu'à HRC 40), quelle que soit leur teneur en carbures. La structure du revêtement est modulable en fonction des applications d'usinage. Ainsi, les outils de coupe revêtus de TiSi permettent de travailler une large gamme de matériaux, des aciers fortement alliés et faiblement alliés aux aciers trempés et aux alliages de titane. Des essais de coupe de haute précision sur des pièces planes (dureté HRC 44) ont démontré que les outils revêtus peuvent quasiment doubler leur durée de vie et réduire la rugosité de surface d'un facteur 10.
Le revêtement à base de titane-silicium minimise le polissage ultérieur de la surface. Ces revêtements devraient être utilisés dans des procédés d'usinage à vitesses de coupe élevées, températures de coupe élevées et taux d'enlèvement de matière importants.
Pour certains autres revêtements PVD (notamment les revêtements micro-alliés), les entreprises spécialisées collaborent étroitement avec les transformateurs afin de rechercher et de développer diverses solutions de traitement de surface optimisées. Il est ainsi possible et concrètement possible d'améliorer significativement l'efficacité d'usinage, l'utilisation des outils de coupe, la qualité d'usinage et l'interaction entre le matériau, le revêtement et l'usinage. En s'associant à un partenaire spécialisé dans les revêtements, les utilisateurs peuvent optimiser l'utilisation de leurs outils tout au long de leur cycle de vie.
–Cet article est publié parfabricant de machines de revêtement sous videGuangdong Zhenhua
Date de publication : 29 février 2024