La sélection du bon matériau d'outil en fonction du type d'usinage et du matériau de la pièce à usiner, garantissant une correspondance entre les matériaux de l'outil et de la pièce à usiner, est une connaissance commune dans l'industrie de l'usinage. Cependant, les conditions exactes requises pour cette correspondance ne sont pas universellement comprises. Ci-dessous, nous verrons comment les matériaux des outils et des pièces à usiner parviennent à correspondre en termes de propriétés mécaniques, physiques et chimiques.
Faire correspondre les propriétés mécaniques des matériaux des outils et des pièces à usiner
Les propriétés mécaniques impliquent principalement des paramètres de conception tels que la résistance, la ténacité et la dureté de l'outil et de la pièce à usiner. Divers matériaux d'outils sont classés par ordre décroissant de résistance à la flexion : outils en acier rapide-, en carbure cémenté, en céramique, en diamant et en nitrure de bore cubique ; par ordre décroissant de ténacité : outils en acier rapide-, en carbure cémenté, en nitrure de bore cubique, en diamant et en céramique ; et par ordre décroissant de dureté : outils diamantés, outils en nitrure de bore cubique, outils en céramique, carbure cémenté et acier rapide-.
Les différences de propriétés mécaniques permettent aux outils de s'adapter aux besoins d'usinage de divers matériaux de pièce. La dureté de l’outil de coupe doit être supérieure à celle de la pièce à usiner. Par conséquent, les matériaux de pièce à haute-dureté nécessitent des outils de coupe d'une dureté encore plus élevée. Généralement, plus la dureté du matériau de l’outil de coupe est élevée, meilleure est sa résistance à l’usure, mais la résistance et la ténacité en seront affectées. Des outils à haute -dureté et à haute-usure-résistants sont généralement utilisés pour l'ébauche, tandis que ceux avec une dureté légèrement inférieure sont généralement utilisés pour la finition.
De plus, les outils de coupe dotés d'excellentes propriétés mécaniques-à haute température sont d'excellents choix pour une coupe à grande vitesse-. Par exemple, les outils de coupe en céramique possèdent les avantages mentionnés ci-dessus et peuvent couper à des vitesses très élevées. Leurs vitesses de coupe admissibles peuvent être 2 à 10 fois supérieures à celles des outils de coupe en carbure.
Faire correspondre les propriétés physiques du matériau de l'outil de coupe et de la pièce à usiner Les propriétés physiques mentionnées ici incluent principalement des paramètres tels que la conductivité thermique, le point de fusion et le coefficient de dilatation thermique du matériau. La conductivité thermique de l'outil de coupe doit compléter celle de la pièce à usiner. Lors de l'usinage de pièces à faible conductivité thermique, un outil de coupe à haute conductivité thermique doit être utilisé pour dissiper la chaleur de coupe en temps opportun et maintenir la précision dimensionnelle de l'outil et de la pièce.
Divers matériaux d'outils de coupe sont classés par ordre décroissant de résistance à la chaleur : nitrure de bore cubique, céramique, carbure cémenté à base de carbure de titane-, carbure cémenté à grains ultrafins à base de WC--, diamant et HSS ; par ordre décroissant de conductivité thermique : PCD, nitrure de bore cubique, carbure cémenté à base de WC-, carbure cémenté à base de carbure de titane-, HSS, céramiques à base de Si3N4- et céramiques à base d'Al2O3- ; par ordre décroissant de coefficient de dilatation thermique : HSS, carbure cémenté à base de WC-, carbure cémenté à base de carbure de titane-, céramiques à base d'Al2O3, PCBN, céramiques à base de Si3N4 et PCD ; et par ordre décroissant de résistance aux chocs thermiques : HSS, carbure cémenté à base de WC, céramiques à base de Si3N4, nitrure de bore cubique, PCD, carbure cémenté à base de carbure de titane et céramiques à base d'Al2O3.
Correspondance des propriétés chimiques entre les matériaux des outils et les pièces.
Les propriétés chimiques incluent si l'outil et la pièce ont une affinité chimique, la capacité de subir des réactions chimiques et des phénomènes tels que la diffusion et la dissolution. Si ces phénomènes se produisent, cela indique une inadéquation entre l'outil et le matériau.
Divers matériaux d'outils sont classés par ordre décroissant de leur température d'anti--température d'adhérence avec l'acier : nitrure de bore cubique, céramique, carbure cémenté et HSS ; par ordre décroissant de leur température de résistance à l'oxydation : céramiques, nitrure de bore cubique, carbure cémenté, diamant et HSS ; par ordre décroissant d'intensité de diffusion vers l'acier : diamant, céramiques à base de Si3N4, nitrure de bore cubique et céramiques à base d'Al2O3 ; et par ordre décroissant d'intensité de diffusion vers le titane : céramiques à base d'Al2O3, nitrure de bore cubique, SiC, Si3N4 et diamant.