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Point Conseil

Le revêtement des outils de coupe

- Le revêtement des outils de coupe est un procédé courant dans le domaine de l’usinage, notamment avec l’usinage à grande vitesse (UGV). Il permet d’octroyer des performances accrues aux outils afin de résister aux problèmes résultant de l’usinage, telle que la chaleur. Afin de choisir au mieux un revêtement, 4 points doivent être pris en considération.
• La résistance aux températures. L’usinage produit de la chaleur, résultant entre autres du frottement de l’outil avec la pièce usinée ou avec les copeaux, sur le dessus de la pièce. Le revêtement doit constituer un barrage thermique afin de réduire la propagation de la chaleur dans le substrat (matière de l’outil sous le revêtement), sous peine de voir se déformer l’outil et son revêtement.
Notons que la température qui a le plus grand intérêt n’est pas la température de fusion du revêtement mais d’oxydation. Il s’agit d’une réaction chimique à l’oxygène qui détériore les propriétés du revêtement. Ainsi, le revêtement TICN ne fond qu’à partir de 3000 °C, mais s’oxyde à partir de 400°C.
• La dureté. Capacité de résistance d’un revêtement à la déformation, c’est-à-dire à l’usure. Elle est mesurable grâce à la dureté Rockwell C : HRC. Cela permet la comparaison entre les divers revêtements. Ainsi le TiN possède généralement une dureté de 80 HRC. La dureté indiquée est celle de l’outil à température ambiante. Elle diminue en cas d’augmentation de la température, comme lors de l’usinage.
• Le coefficient de friction. Il résulte notamment du frottement de l’outil avec la matière. Quand ce coefficient est modéré, la chaleur est basse et l’évacuation des copeaux est aisée, ce qui évite le problème d’adhérence. Utile lors d’un travail sur de l’aluminium ou du cuivre, pour éviter que leurs copeaux ne collent à l’outil. La qualité de finition (aspérités…) de la surface du revêtement et a fortiori de son substrat, joue un rôle dans la baisse de ce coefficient.
• La réactivité chimique. La pression et la température peuvent entraîner un phénomène de diffusion. C’est une réaction chimique provoquant un transfert de matière qui tend à égaliser le potentiel chimique. En résumé, les atomes d’un matériau seront absorbés par un autre matériau. Ex : il ne faut pas usiner de l’acier carbone avec un outil revêtu de diamant. Ce dernier est chargé à 100% d’atome de carbone, contrairement à l’acier qui en contient moins. Le phénomène de diffusion provoquera une détérioration du revêtement à cause du transfert des atomes de carbone de l’outil sur les copeaux.
• Les revêtements : d’une épaisseur de quelques µm, on distingue principalement 4 types de revêtements possédant chacun des spécificités.
- : revêtement (en nitrure de titane) caractérisé par une bonne résistance à l’usure à un coût réduit.
- : revêtement (en carbonitrure de titane) caractérisé par une grande dureté, recommandé pour l’usinage des matériaux difficiles. L’usure due au frottement de l’outil contre la matière lors de l’usinage (l’abrasion) est limitée.
- : revêtement (en nitrure de titane aluminium) résistant aux fortes températures, il est destiné à un usinage grande vitesse. Haute performance de coupe et productivité accrue. Il assure une plus grande durée de vie de l’outil.
- : revêtement possédant une dureté très importante. Il assure un état de surface excellent dans les pièces usinées. Revêtement recommandé pour l’usinage des graphites, plastiques renforcés et alliages d’aluminium à fort taux de silicium.
 
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