Lames en carbure de tungstène
Grâce à une sélection optimale de nuances, les lames en carbure de tungstène à grains submicroniques peuvent être affûtées jusqu'à un tranchant rasoir, sans la fragilité inhérente au carbure conventionnel. Bien que moins résistant aux chocs que l'acier, le carbure est extrêmement résistant à l'usure, avec une dureté équivalente à Rc 75-80. Une durée de vie au moins 50 fois supérieure à celle des aciers conventionnels est envisageable si l'on évite l'écaillage et la casse.
Tout comme pour le choix de l'acier, choisir la nuance optimale de carbure de tungstène (WC) est un processus complexe impliquant des compromis entre résistance à l'usure et ténacité/résistance aux chocs. Le carbure de tungstène cémenté est fabriqué par frittage (à haute température) d'un mélange de poudre de carbure de tungstène et de cobalt (Co) en poudre, un métal ductile qui sert de liant aux particules de carbure de tungstène extrêmement dures. La chaleur dégagée par le frittage n'entraîne pas de réaction entre les deux constituants, mais amène le cobalt à atteindre un état quasi liquide et à former une matrice adhésive encapsulante pour les particules de WC (qui ne sont pas affectées par la chaleur). Deux paramètres, à savoir le rapport cobalt/WC et la taille des particules de WC, influencent significativement les propriétés du matériau de la pièce en carbure de tungstène cémenté obtenue.
La spécification d'une granulométrie de WC importante et d'un pourcentage élevé de cobalt permet d'obtenir une pièce très résistante aux chocs (et donc à l'impact). Plus la granulométrie du WC est fine (et donc plus la surface à revêtir de cobalt est importante) et moins la quantité de cobalt utilisée est importante, plus la pièce obtenue sera dure et résistante à l'usure. Pour optimiser les performances du carbure comme matériau de lame, il est important d'éviter les ruptures prématurées des arêtes dues à l'écaillage ou à la casse, tout en garantissant une résistance optimale à l'usure.
En pratique, la production d'arêtes de coupe extrêmement tranchantes et à angle aigu nécessite l'utilisation d'un carbure à grain fin pour les lames (afin d'éviter les entailles importantes et les aspérités). L'utilisation d'un carbure dont la granulométrie moyenne est inférieure ou égale à 1 micron influence fortement les performances de la lame en carbure, qui dépendent donc du pourcentage de cobalt et de la géométrie de l'arête spécifiée. Pour les applications de coupe soumises à des charges de choc modérées à élevées, il est préférable de spécifier 12 à 15 % de cobalt et une géométrie de l'arête présentant un angle d'arête inclus d'environ 40°. Pour les applications impliquant des charges plus légères et privilégiant une longue durée de vie, un carbure contenant 6 à 9 % de cobalt et présentant un angle d'arête inclus compris entre 30 et 35° est idéal.
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Date de publication : 18 mars 2022
