FROM matière première à produit final

Le carbure de tungstène, communément appelé ? carbure ?, est un matériau courant dans les magasins. Ce composé de tungstène et de carbone a complètement changé le monde de la coupe des métaux au cours des dernières décennies, augmentant la vitesse et l'avance et prolongeant la durée de vie de l'outil. Le carbure de tungstène a été étudié pour la première fois en tant que matériau d'outil en 1925. Plus tard, Ge a créé un département spécial pour produire des outils de coupe en carbure de tungstène. à la fin des années 1930, Philip M. McKenna, le fondateur de Kennametal, a découvert que l'ajout de composés de titane au mélange pouvait améliorer le fonctionnement des outils à des vitesses plus élevées. Cela a commencé à se déplacer vers la vitesse de coupe fulgurante d'aujourd'hui.

Le ?carbure cémenté?, les matériaux constituant les outils et les lames, sont en fait des particules de carbure de tungstène ainsi que d'autres matériaux, qui sont cémentés avec du cobalt métallique comme liant.

Début dans le sol

Il existe plusieurs minerais de tungstène qui peuvent être extraits, raffinés en tungstène ou transformés en carbure de tungstène. Wolframite est le plus célèbre. Le minerai est concassé, chauffé et traité chimiquement en oxyde de tungstène.

Ensuite, l'oxyde de tungstène fin est cémenté en carbure de tungstène. Dans une méthode, l'oxyde de tungstène est mélangé avec du graphite (carbone). Chauffer le mélange à 1200 ? C（2200 ? F) Au-dessus, une réaction chimique se produit pour éliminer l'oxygène de l'oxyde et combiner le carbone avec le tungstène pour former du carbure de tungstène.

La taille des grains définit les propriétés

La taille des particules de carbure détermine les propriétés mécaniques du produit final. La granulométrie dépendra de la taille des particules d'oxyde de tungstène ainsi que du temps et de la température de traitement du mélange oxyde/carbone.

Les particules de carbure de tungstène sont une petite fraction de la taille d'un grain de sable. Leur taille peut varier d'un demi-micron à 10 microns. Une série de tamis trie différentes tailles de particules : moins de 1 micron, 1,5 micron, etc.

à ce stade, le carbure de tungstène est prêt à être mélangé à une "poudre de qualité". Dans l'industrie du carbure de tungstène, les gens parlent de nuance plut?t que d'alliage, mais ils veulent dire la même chose.

Le carbure de tungstène entre dans un récipient de mélange avec d'autres composants de cette qualité. Le cobalt métallique en poudre agira comme une ??colle?? pour lier les matériaux ensemble. D'autres matériaux tels que le carbure de titane, le carbure de tantale et le carbure de niobium sont ajoutés pour améliorer les propriétés du matériau lors de la coupe. Sans ces additifs, lors de la coupe de matériaux ferreux, les outils en carbure de tungstène peuvent réagir chimiquement entre l'outil et les débris de la pièce, laissant des piq?res dans l'outil, en particulier lors de la coupe à grande vitesse.

Mélanger

Tous ces ingrédients sont mélangés avec un liquide tel que l'alcool ou l'hexane et placés dans un récipient de mélange, souvent un tambour rotatif appelé broyeur à boulets. En plus des ingrédients de grade, des billes cimentées de 1/4″ à 5/8″ de diamètre sont ajoutées, pour faciliter le processus d'adhésion du cobalt aux grains de carbure. Un broyeur à boulets peut être aussi petit que cinq pouces de diamètre sur cinq pouces de long, ou aussi grand qu'un tambour de 55 gallons.

Lorsque le mélange est terminé, le liquide doit être retiré. Cela se produit généralement dans un sécheur par pulvérisation, qui ressemble à un silo en acier inoxydable. Un gaz de séchage inerte, azote ou argon, est insufflé de bas en haut. Lorsque tout le liquide est retiré, le matériau sec restant est de la "poudre de qualité", qui ressemble à du sable.

Pour les inserts de coupe, la poudre de grade est placée dans des moules en forme d'insert spécialement con?us pour tenir compte du rétrécissement qui se produira plus tard dans le processus. La poudre est comprimée dans les moules, dans un processus similaire à la fa?on dont les comprimés pharmaceutiques sont formés.

Frittage

Les compacts de poudre sont chauffés à une certaine température (température de frittage) et pour maintenir un certain temps, puis refroidir, pour obtenir les propriétés requises des matériaux, ce processus est appelé frittage. Dans le processus de frittage, la liaison entre les particules est réalisée par chauffage au moyen d'une migration atomique. Lorsque les particules sont liées, la résistance du corps fritté augmente et, dans la plupart des cas, la densité augmente.

Une fois les inserts retirés du four et refroidis, ils sont denses et durs. Après un contr?le qualité, les plaquettes sont généralement rectifiées ou aff?tées pour obtenir les dimensions et l'arête de coupe correctes. L'aiguisage à un rayon de 0,001″ est typique, bien que certaines pièces re?oivent un rayon de pointe d'un demi-millième ou aussi grand que 0,002″, et certaines sont laissées ?à mort?, comme frittées.

Certains types et conceptions d'inserts sortent du four de frittage dans leur forme finale et conformes aux spécifications, avec le bord correct, et ne nécessitent pas de meulage ou d'autres opérations.

Le processus de fabrication des ébauches pour les outils en carbure monobloc est très similaire. La poudre de grade est pressée pour fa?onner puis frittée. L'ébauche ou le stock peut ensuite être broyé à la taille avant l'expédition au client, qui le formera par meulage ou peut-être EDM.

Les inserts destinés à la plupart des applications non ferreuses peuvent être prêts à être emballés et expédiés à ce stade. Celles destinées à la découpe des métaux ferreux, des alliages haute température ou du titane, devront être revêtues.

coatings laisser tomber la scène

Pour prolonger la durée de vie de l'outil dans des conditions de coupe difficiles, de nombreux types et combinaisons de revêtements ont été développés. Ils peuvent être appliqués de deux manières : par dép?t chimique en phase vapeur (CVD) ou par dép?t physique en phase vapeur (PVD). Les deux types sont appliqués dans les fours.

Dép?t chimique en phase vapeur

Pour le CVD, le revêtement a généralement une épaisseur de 5 à 20 microns. Les lames de fraisage et de per?age atteignent généralement une dureté de 5 à 8 microns car ces opérations nécessitent une meilleure finition de surface et plus d'impact, ce qui nécessite une plus grande ténacité des arêtes. Pour les applications de tournage, le revêtement est souvent de l'ordre de 8 à 20 microns. Dans les virages, la chaleur et l'usure sont souvent plus préoccupantes.

La plupart des revêtements CVD se composent de plusieurs couches, généralement trois couches.

Chaque entreprise a sa propre ? formule ? de revêtement. Il s'agit d'un schéma typique composé de trois couches.

? une couche de carbure de titane avec dureté et résistance à l'usure

? une couche d'alumine, qui maintient la dureté à haute température et possède des propriétés chimiques très stables

? une couche de nitrure de titane pour éviter l'accumulation de métal causée par les fragments de pièce soudés à l'outil. Ce revêtement est doré et l'usure des bords est facilement observable. Afin d'appliquer le revêtement CVD, les pièces sont placées sur des palettes et scellées dans le four. Le four a été évacué.

Le dép?t physique en phase vapeur

Le revêtement PVD a généralement une épaisseur d'environ 2 à 4 microns. Différents fabricants utilisent différentes couches. Ces revêtements PVD sont très adaptés à la coupe de matériaux à haute température, à base de nickel, à base de cobalt ou à base de titane, et parfois d'acier et d'acier inoxydable.

Le carbonitrure de titane, le nitrure de titane et le nitrure d'aluminium et de titane sont largement utilisés comme revêtements PVD. Ce dernier est le revêtement PVD le plus dur avec la plus grande stabilité chimique.

Les inserts sont montés sur le chassis de manière à être séparés les uns des autres. Chaque crémaillère tourne et l'ensemble de crémaillère entier tourne dans le four de sorte que chaque surface de l'insert est exposée au processus de dép?t. Le poêle a été vidé.

Une forte charge négative est appliquée au plug-in. Installez un morceau de titane ou de titane et d'aluminium sur le mur ou le plancher du four. Les métaux s'évaporent à travers un arc ou un faisceau d'électrons, libérant des ions métalliques chargés positivement. Ces ions sont attirés par des inserts chargés négativement. L'azote et le méthane sont ajoutés de manière appropriée pour obtenir différents types de revêtements.

Une fois l'insert retiré du four, il peut être à nouveau broyé ou emballé et expédié directement.

En améliorant continuellement la conception des outils en carbure de tungstène et en développant une technologie de revêtement de plus en plus performante, les fabricants d'outils font face à la pression de l'augmentation de l'avance et de la vitesse, ainsi qu'à la nécessité de prolonger la durée de vie de l'outil et de réduire les co?ts.