Le traitement de surface correct des petits outils de coupe ronds peut améliorer la durée de vie de l'outil, réduire le temps de cycle d'usinage et améliorer la qualité de la surface usinée. Cependant, choisir le revêtement d’outil adapté à vos besoins d’usinage peut s’avérer une tâche déroutante.
Chaque revêtement présente à la fois des avantages et des inconvénients lors de la découpe. Si le mauvais revêtement est sélectionné, la durée de vie de l'outil peut être inférieure à celle d'un outil non revêtu, et parfois même causer davantage de problèmes.
Il existe de nombreux types de revêtements d'outils disponibles, notamment les revêtements PVD, les revêtements CVD et les revêtements composites alternant les revêtements PVD et CVD, qui peuvent être facilement obtenus auprès des fabricants d'outils ou des fournisseurs de revêtements.
Cet article présentera brièvement certaines propriétés courantes des revêtements d'outils et certaines options de sélection de revêtements PVD et CVD couramment utilisées. Chaque propriété du revêtement joue un rôle important dans la détermination du revêtement le plus bénéfique pour la découpe.
Propriétés du revêtement
1. Dureté
La dureté de surface élevée apportée par le revêtement est l'un des meilleurs moyens d'améliorer la durée de vie des outils. D’une manière générale, plus le matériau ou la surface est dur, plus la durée de vie de l’outil est longue.
Le revêtement en carbure de titane (TiCN) a une dureté plus élevée que le revêtement en nitrure de titane (TiN). En raison de l'augmentation de la teneur en carbone, la dureté du revêtement TiCN a augmenté de 33 % et sa dureté varie d'environ Hv3 000 à 4 000 (selon le fabricant).
L'application du revêtement diamant CVD avec une dureté de surface allant jusqu'à Hv9000 sur les outils de coupe est relativement mature. Par rapport aux outils à revêtement PVD, la durée de vie des outils à revêtement diamant CVD a augmenté de 10 à 20 fois. La dureté élevée et la vitesse de coupe des revêtements diamantés peuvent augmenter la vitesse de coupe de 2 à 3 fois par rapport aux outils non revêtus, ce qui en fait un bon choix pour couper des matériaux non-ferreux.
2. Résistance à l'usure
La résistance à l’usure fait référence à la capacité du revêtement à résister à l’usure. Bien que la dureté de certains matériaux de pièce à usiner ne soit pas trop élevée, les éléments ajoutés au cours du processus de production et les processus utilisés peuvent provoquer la fissuration ou l'émoussement du tranchant de l'outil.
3. Lubrification de la surface
Des coefficients de friction élevés augmentent la chaleur de coupe, ce qui entraîne une durée de vie réduite du revêtement, voire une défaillance. La réduction du coefficient de frottement peut prolonger considérablement la durée de vie de l'outil. Les surfaces de revêtement fines et lisses ou régulièrement texturées aident à réduire la chaleur de coupe car la surface lisse permet aux copeaux de glisser rapidement du bord de coupe avant et réduit la génération de chaleur. Par rapport aux outils non revêtus, les outils revêtus avec un meilleur pouvoir lubrifiant de surface peuvent également être traités à des vitesses de coupe plus élevées, évitant ainsi le soudage par fusion à haute -température avec le matériau de la pièce.
4. Température d'oxydation
La température d'oxydation fait référence à la température à laquelle le revêtement commence à se décomposer. Plus la température d’oxydation est élevée, plus elle est favorable à la découpe dans des conditions de température élevée. Bien que la dureté à température ambiante du revêtement TiAlN puisse être inférieure à celle du revêtement TiCN, il s'est avéré beaucoup plus efficace que le TiCN dans le traitement à haute -température. La raison pour laquelle le revêtement TiAlN peut encore conserver sa dureté à des températures élevées est qu'une couche d'oxyde d'aluminium peut se former entre l'outil et la puce, ce qui peut transférer la chaleur de l'outil à la pièce ou à la puce. Par rapport aux outils en acier rapide-, les outils en carbure ont généralement des vitesses de coupe plus élevées, ce qui fait du TiAlN le revêtement préféré pour les outils en carbure. Les forets et fraises en carbure utilisent généralement ce revêtement PVD TiAlN.
5. Anti-adhésion
La propriété anti-adhérence du revêtement peut empêcher ou réduire la réaction chimique entre l'outil et le matériau traité et éviter le dépôt de matériau de la pièce sur l'outil.
Lors de l'usinage de métaux non-ferreux (tels que l'aluminium, le laiton, etc.), des bords accumulés-se produisent souvent sur l'outil, provoquant un écaillage de l'outil ou un écart de taille de la pièce. Une fois que le matériau usiné commence à adhérer à l’outil, l’adhérence continuera à se développer.
Lors de l'usinage de pièces en aluminium avec des tarauds de formage, l'aluminium adhérant au taraud augmentera après l'usinage de chaque trou, et finalement le diamètre du taraud deviendra trop grand, entraînant la suppression de l'écart de taille de la pièce. Les revêtements dotés de bonnes propriétés anti--antiadhésives peuvent jouer un bon rôle même dans les cas d'usinage avec de mauvaises performances de liquide de refroidissement ou une concentration insuffisante.
Revêtements couramment utilisés
1. Revêtement en nitrure de titane (TiN)
TiN est un revêtement PVD-à usage général qui peut augmenter la dureté des outils et présente une température d'oxydation élevée. Ce revêtement permet d'obtenir de très bons résultats d'usinage lorsqu'il est utilisé pour des outils de coupe ou de formage en acier rapide-.
2. Revêtement en nitrure de carbure de titane (TiCN)
L'élément carbone ajouté au revêtement TiCN peut augmenter la dureté de l'outil et obtenir un meilleur pouvoir lubrifiant de surface, ce qui en fait un revêtement idéal pour les outils en acier rapide-.
3. Revêtement en aluminium-titane à l'azote ou en aluminium-titane à l'azote (TiAlN/AlTiN)
La couche d'oxyde d'aluminium formée dans le revêtement TiAlN/AlTiN peut améliorer efficacement la durée de vie de l'outil en usinage à haute température-. Ce revêtement peut être utilisé pour les outils en carbure principalement utilisés pour la coupe à sec ou semi-sec. En fonction du rapport entre l'aluminium et le titane contenus dans le revêtement, le revêtement AlTiN peut fournir une dureté de surface plus élevée que le revêtement TiAlN. Il s'agit donc d'une autre option de revêtement viable dans le domaine de l'usinage à grande vitesse-.
4. Revêtement d'aluminium et de chrome azoté (AlCrN)
La bonne propriété anti-antiadhésion du revêtement AlCrN en fait le revêtement préféré dans les usinages sujets aux-arêtes accumulées. Après avoir appliqué ce revêtement presque invisible, les performances d'usinage des outils en acier rapide-ou des outils en carbure et des outils de formage seront grandement améliorées.
5. Diamant
Les revêtements diamant CVD offrent des performances optimales pour les outils d'usinage en matériaux non ferreux et sont idéaux pour l'usinage du graphite, des composites à matrice métallique (MMC), des alliages d'aluminium à haute teneur en silicium et de nombreux autres matériaux hautement abrasifs (remarque : les outils recouverts de diamant pur ne peuvent pas être utilisés pour l'usinage de pièces en acier car l'usinage de pièces en acier génère beaucoup de chaleur de coupe et provoque une réaction chimique qui détruit la couche d'adhérence entre le revêtement et l'outil).
Différents revêtements conviennent au fraisage dur, au taraudage et au perçage, et chacun a sa propre application spécifique. De plus, des revêtements multi-couches peuvent être utilisés, dans lesquels d'autres revêtements sont intégrés entre la couche de surface et le substrat de l'outil pour améliorer encore la durée de vie de l'outil.
Application réussie des revêtements
L'application rentable des revêtements peut dépendre de nombreux facteurs, mais pour chaque application d'usinage spécifique, il n'existe généralement qu'une ou quelques options de revêtement viables.
Le choix correct du revêtement et de ses caractéristiques peut faire la différence entre une amélioration significative des performances d'usinage et une amélioration quasi nulle. La profondeur de coupe, la vitesse de coupe et le liquide de refroidissement peuvent tous affecter l'application des revêtements des outils.
Étant donné qu'il existe de nombreuses variables dans l'usinage d'un matériau de pièce à usiner, l'un des meilleurs moyens de déterminer quel revêtement utiliser consiste à effectuer un test de découpe. Les fournisseurs de revêtements développent constamment de nouveaux revêtements pour améliorer encore la résistance aux températures élevées, au frottement et à l'usure du revêtement. C'est toujours une bonne chose de vérifier l'application des revêtements d'outils les plus récents et les plus performants en usinage auprès du fabricant de revêtement (d'outils).
