Dans la coupe du métal, la partie coupante de l'outil effectue directement le travail de coupe, de sorte que le matériau de l'outil fait généralement référence au matériau de la partie coupante de l'outil. La sélection appropriée du matériau de l'outil est un aspect crucial du processus de coupe, déterminant en grande partie la productivité de coupe, la consommation d'outils et les coûts de traitement, la précision de l'usinage et la qualité de la surface. Le développement des matériaux pour outils est également motivé et influencé par le développement des matériaux pour pièces à usiner. Ci-dessous, nous discutons de la sélection des matériaux d’outils.
Pendant le fonctionnement, les outils sont soumis à une pression de coupe, un frottement et un impact importants, générant des températures de coupe élevées. En travaillant dans cet environnement à haute-température, haute-pression et à friction intense, l'utilisation de matériaux inappropriés peut entraîner une usure ou des dommages rapides des outils. Par conséquent, les matériaux des outils doivent répondre à certaines exigences de base.
1. Dureté élevée et bonne résistance à l'usure
La dureté est une propriété fondamentale des matériaux d'outils. Pour éliminer les copeaux d'une pièce, la dureté d'un outil doit être supérieure à celle du matériau de la pièce. La dureté de coupe des outils utilisés pour couper les métaux est généralement supérieure à 60HRC.
Pour l'acier à outils au carbone, la dureté doit être supérieure à 62 HRC à température ambiante ; pour l'acier rapide-, la dureté est de 63 à 70 HRC ; et pour les outils en carbure, la dureté est de 89-93 HRC.
La résistance à l’usure est la capacité d’un matériau d’outil à résister à l’usure. D’une manière générale, plus la dureté d’un matériau d’outil est élevée, meilleure est sa résistance à l’usure. Plus la dureté est élevée, plus le nombre est élevé, plus les particules sont petites et plus les particules dures sont réparties uniformément dans la structure métallographique du matériau de l'outil, meilleure est la résistance à l'usure. Ceci est également lié à la composition chimique, à la résistance, à la microstructure et à la température de la zone de friction du matériau de l'outil.
2. Résistance et endurance suffisantes
Pour garantir qu'un outil puisse fonctionner sans écaillage ni rupture sous les pressions élevées, les chocs et les vibrations généralement rencontrés lors de la coupe, le matériau de l'outil doit posséder une résistance et une ténacité suffisantes. D’une manière générale, plus la ténacité est élevée, plus les forces de coupe auxquelles il peut résister sont importantes.
3. Résistance thermique élevée
La résistance à la chaleur est un indicateur principal des performances de coupe d’un matériau d’outil. Il est généralement mesuré par sa capacité à maintenir une dureté, une résistance à l'usure, une résistance et une ténacité élevées à des températures élevées. On l'appelle également dureté à chaud.
Plus la dureté à haute température d'un matériau d'outil est élevée, meilleure est sa résistance à la chaleur, plus sa résistance à la déformation plastique et à l'usure à haute température est grande et plus la vitesse de coupe autorisée est élevée.
En plus de leur dureté à haute-température, les matériaux des outils doivent également présenter une résistance à l'oxydation à haute-température et une bonne résistance à l'adhésion et à la diffusion. Cette propriété est appelée stabilité chimique.
4. Bonnes propriétés thermophysiques et résistance aux chocs thermiques
Plus la conductivité thermique d'un matériau d'outil est bonne, plus il est facile d'évacuer la chaleur de coupe de la zone de coupe, abaissant ainsi la température de la partie coupante du matériau d'outil et réduisant l'usure de l'outil.
5. Bonne fabricabilité
Les outils doivent non seulement avoir d’excellentes performances de coupe, mais également être faciles à fabriquer. Cela nécessite que les matériaux d'outils aient une bonne fabricabilité, comme le forgeage, le traitement thermique, le soudage, le meulage et la résistance à la déformation plastique à haute -température.
6. Efficacité économique
L'efficacité économique est un indicateur clé des matériaux d'outillage. Le développement de matériels d'outils doit être basé sur la situation réelle des ressources d'un pays, qui revêt une grande importance économique et stratégique.
Certains outils peuvent être chers à l'unité, mais leur longue durée de vie signifie que le coût par composant n'est pas nécessairement élevé. Par conséquent, les effets économiques doivent être pris en compte lors de la sélection des outils de coupe. De plus, dans les systèmes de traitement avancés, les performances de coupe des outils de coupe doivent également être stables et fiables, avec un certain degré de prévisibilité et une fiabilité élevée.