Procédé de fabrication du carbure cémenté. On dit souvent que pour améliorer l'efficacité d'usinage, il faut optimiser les trois paramètres de coupe clés : la vitesse de coupe, la profondeur de passe et l'avance, car c'est généralement l'approche la plus simple et la plus directe. Cependant, l'augmentation de ces paramètres est souvent limitée par les caractéristiques des machines-outils existantes. Par conséquent, la méthode la plus économique et la plus pratique consiste à choisir l'outil adapté. Les outils en carbure cémenté sont actuellement les plus répandus sur le marché. La qualité du carbure cémenté est déterminée par trois facteurs : la matrice (le squelette), la structure et la forme de la lame (la chair) et le revêtement (la peau). Aujourd'hui, nous allons explorer en détail les outils d'usinage, de la « matrice au corps ». Composition de la matrice en carbure cémenté. La matrice en carbure cémenté se compose de deux éléments principaux :
Phase de durcissement : Cela inclut des matériaux comme le carbure de tungstène (WC) et le carbure de titane (TiC), qui commencent sous forme de poudres.
Ne sous-estimez pas ces poudres : elles constituent les matières premières principales de tous les carbures cémentés.
Production de carbure de tungstène :Le carbure de tungstène est fabriqué à partir de tungstène et de carbone. La poudre de tungstène, d'une granulométrie moyenne de 3 à 5 μm, est mélangée à du noir de carbone dans un broyeur à billes pour obtenir un mélange à sec. Après homogénéisation, le mélange est placé dans un plateau en graphite et chauffé dans un four à résistance en graphite à une température de 1400 à 1700 °C. À cette température élevée, une réaction chimique produit du carbure de tungstène.
Propriétés:Le carbure de tungstène est un matériau extrêmement dur mais cassant, dont le point de fusion dépasse 2000 °C, et parfois même 4000 °C. Il confère à l'alliage sa dureté et sa résistance à l'usure élevées.
Métal liant : Généralement, on utilise des métaux du groupe du fer comme le cobalt (Co) et le nickel (Ni), le cobalt étant le plus courant dans l'usinage.
Par exemple, lorsqu'on mélange du carbure de tungstène avec du cobalt, la teneur en cobalt est déterminante pour les propriétés du carbure cémenté. Une teneur élevée en cobalt améliore la ténacité, tandis qu'une teneur plus faible améliore la dureté et la résistance à l'usure.
Processus de fabrication
1. Préparation de la poudre (broyage humide) : Dans la chambre de broyage, les matières premières sont broyées jusqu'à l'obtention de la granulométrie souhaitée dans un milieu contenant de l'éthanol, de l'eau et des liants organiques. Ce procédé, appelé broyage humide, consiste à ajouter des solvants organiques ou inorganiques comme adjuvants de broyage.
▶ Pourquoi le broyage humide ?
▶Le broyage à sec ne peut broyer les matériaux qu'au niveau du micron (par exemple, au-dessus de 20 μm) car, en dessous de cette taille, l'attraction électrostatique provoque une forte agglomération des particules, rendant le broyage ultérieur difficile.
▶Le broyage humide, grâce à l'action des adjuvants de broyage, peut réduire la taille des particules à quelques microns, voire nanomètres.
▶Durée : En fonction des matières premières, le broyage humide dure environ 8 à 55 heures, ce qui permet d'obtenir une suspension uniforme des matières premières.
2. Séchage par pulvérisation : Le mélange liquide est pompé dans un sécheur par pulvérisation, où de l'azote gazeux chaud évapore l'éthanol et l'eau, laissant derrière lui une poudre granulaire de taille uniforme.
▶La poudre séchée est composée de particules sphériques dont le diamètre varie de 20 à 200 μm. À titre de comparaison, la poudre la plus fine a une épaisseur inférieure à la moitié de celle d'un cheveu humain.
▶La suspension séchée est envoyée pour un contrôle qualité afin d'en assurer la consistance.
3. Pressage La poudre inspectée est introduite dans une machine de pressage pour fabriquer des inserts d'outils.
▶Le moule de pressage est placé dans la machine, et le poinçon et la matrice sont contrôlés pour presser la poudre dans la forme et la taille de base de l'outil.
▶Selon le type d'insert, la pression requise peut atteindre jusqu'à 12 tonnes.
▶Après pressage, chaque insert est pesé pour garantir la qualité et la précision.
4. Frittage Les inserts fraîchement pressés sont très fragiles et nécessitent un durcissement dans un four de frittage.
▶Les inserts subissent un traitement thermique de 13 heures à 1500 °C, température à laquelle le cobalt fondu se lie aux particules de carbure de tungstène. À cette température, l'acier fondrait aussi vite que du chocolat.
▶Lors du frittage, le polyéthylène glycol (PEG) contenu dans le mélange s'évapore et le volume de l'insert se réduit d'environ 50 %, atteignant un certain niveau de dureté.
5. Traitement de surface (rodage et revêtement) Pour obtenir des dimensions précises, les plaquettes subissent un rodage pour rectifier les surfaces supérieure et inférieure.
▶Comme les plaquettes en carbure cémenté fritté sont extrêmement dures, les meules diamantées industrielles sont utilisées pour le meulage de précision.
▶Cette étape exige une grande précision en matière de rectification. Par exemple, la Suède utilise une technologie de rectification 6 axes de pointe pour répondre à des exigences de tolérance extrêmement strictes.
Après rectification, les plaquettes sont nettoyées, revêtues et soumises à un contrôle qualité final.
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Date de publication : 18 juillet 2025
