Lames en carbure de tungstène
Grâce à une sélection optimale des grains, les lames en carbure de tungstène à granulométrie submicronique peuvent être affûtées comme des rasoirs, sans la fragilité inhérente souvent associée 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 HRC 75-80. On peut espérer une durée de vie au moins 50 fois supérieure à celle des aciers conventionnels si l'on évite l'écaillage et la casse.
Tout comme pour le choix de l'acier, la sélection de la nuance optimale de carbure de tungstène (WC) est un processus complexe qui implique des compromis entre résistance à l'usure et ténacité/résistance aux chocs. Le carbure de tungstène cémenté est obtenu par frittage (à haute température) d'un mélange de poudre de carbure de tungstène et de cobalt (Co) en poudre, un métal ductile servant de liant pour les particules de carbure de tungstène extrêmement dures. La chaleur du frittage ne provoque pas de réaction entre les deux constituants, mais amène le cobalt à un état quasi liquide, formant ainsi une sorte de matrice adhésive enrobant les particules de WC (qui restent insensibles à la chaleur). Deux paramètres, le rapport cobalt/WC et la granulométrie des particules de WC, influencent fortement les propriétés intrinsèques du matériau en carbure de tungstène cémenté.
L'utilisation d'une granulométrie importante en carbure de tungstène (WC) et d'un pourcentage élevé de cobalt permet d'obtenir une pièce très résistante aux chocs (et 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 est élevée, plus la pièce obtenue sera dure et résistante à l'usure. Pour optimiser les performances du carbure comme matériau de lame, il est essentiel d'éviter les défaillances prématurées du tranchant dues à l'écaillage ou à la rupture, tout en garantissant une résistance à l'usure optimale.
En pratique, la production de lames extrêmement affûtées et à angle aigu exige l'utilisation d'un carbure à grain fin (afin d'éviter les entailles importantes et les aspérités). Avec un carbure dont la taille de grain moyenne est inférieure ou égale à 1 micron, les performances des lames sont donc fortement influencées par le pourcentage de cobalt et la géométrie du tranchant. Pour les applications de coupe soumises à des chocs modérés à élevés, il est préférable d'opter pour un carbure contenant 12 à 15 % de cobalt et une géométrie de tranchant avec un angle d'attaque d'environ 40°. Les applications soumises à des charges plus faibles et privilégiant une longue durée de vie de la lame sont quant à elles de bons candidats pour un carbure contenant 6 à 9 % de cobalt et présentant un angle d'attaque compris entre 30 et 35°.
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Date de publication : 18 mars 2022
