CUTTING EDGE vol.1

Adoucissement thermique des superalliages réfractaires

Adoucissement thermique des superalliages réfractaires

Assouplir les alliages réfractaires par la chaleur

Performances remarquables lors d'usinage d' alliages réfractaires

Actuellement, nous mettons au point des fraises en céramique parfaitement adaptées pour la coupe à des vitesses extrêmement élevées ne pouvant être atteintes par les fraises carbure monobloc du marché. Pour fonctionner à des vitesses extrêmement élevées lors d'usinage d'alliages réfractaires, les fraises doivent démontrer une très haute résistance à la chaleur générée durant ce processus. Lorsque des fraises carbure monobloc sont utilisées pour usiner les alliages réfractaires, il est indispensable de réduire la chaleur générée par le processus pour ne pas endommager l'outil. Pour ce faire, la vitesse de coupe doit être limitée à environ 70m/min. Cependant, avec les fraises en céramique, la vitesse de coupe peut atteindre 500m/min, voire davantage ! Une telle vitesse ramollit la matière grâce à la chaleur produite lors de l'usinage. Même si cela peut sembler contradictoire, ce n'en est pas moins un fait : les alliages réfractaires se ramollissent à environ 1 000°C parce que les résistances à la traction et à l'écrasement sont moins importantes dans cette plage de température. Alors que les fraises carbure monobloc ne peuvent fonctionner à de telles températures, les fraises en céramique en sont tout à fait capables. Pour conclure, ces nouvelles fraises en céramique présentent des performances remarquables lors de l'usinage des matières même si elles génèrent des températures extrêmement élevées et produisent, dès lors, des copeaux chauffés au rouge (voir photo 1).

Photo 1: Photo 1 : usinage à l'aide de fraises en céramique.

Efficacité et durée de vie optimisées

Les fraises en céramique permettent d'usiner les alliages réfractaires selon une technique bien différente de celle utilisée avec les fraises carbure monobloc. En réalité, plutôt que de parler d'« usinage », il serait peut-être plus précis de décrire le mécanisme en tant que « flammage ». En effet, on constate la formation d'arêtes rapportées (soudure légère) sans que cela ne génère de réels dommages grâce aux propriétés remarquables de résistance de la céramique à la chaleur générée lors de l'usinage. C'est pourquoi la durée de vie des fraises en céramique est remarquablement plus longue que celle des fraises carbure monobloc. En outre, les fraises carbure monobloc se fissurent régulièrement dans les premières étapes de l'usinage, alors que celles en céramique peuvent traiter 7 fois la longueur (voir Fig. 1). Les fraises carbure monobloc ne sont pas conçues pour une coupe à des vitesses si élevées. Par contre, les fraises en céramique sont parfaitement adaptées à de telles applications et présentent dès lors un avantage considérable (voir Fig. 2). Toutefois, pour utiliser les fraises en céramique, il est essentiel que la machine-outil soit adaptée à de telles exigences. En effet, l'outil doit démontrer une résistance à toute épreuve en raison de l'importance de la vitesse requise pour générer la chaleur nécessaire en vue de ramollir la matière sans abrasion, ni autres dommages. Les broches de la machine-outil doivent donc être suffisamment adaptées pour résister à des vitesses extrêmement élevées. L'usinage à l'aide de fraises en céramique nécessite donc des machines-outils de haute qualité.

Hiroshi Watanabe Solid tool R&D Centre

Autres utilisations des fraises en céramique

J'ai été rapidement impliqué dans les étapes de développement du produit et j'ai vite compris toute la difficulté de définir les conditions idéales d'usinage. L'abrasion et les fissures à répétition ont empêché toute évolution satisfaisante du produit. Néanmoins, nous voulions réellement trouver les meilleures façons d'exploiter les performances des fraises en céramique. Nous avons donc poursuivi les tests et avons enfin trouvé la solution !