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#Actualités du secteur
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Une finition cinq fois plus rapide
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Spécialiste de l'usinage basé à Tübingen, Walter révèle comment ses nouvelles plaquettes de tournage accélèrent les opérations de finition sur les alliages haute température résistants à la chaleur.
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Dans l'industrie aéronautique, trois tendances jouent un rôle crucial dans l'usinage des composants : L'augmentation des normes de qualité, l'amélioration de la fiabilité des processus et la réduction des coûts de production. Les nouvelles plaquettes de tournage CBN des spécialistes de l'usinage, Walter, répondent à ces exigences.
Les matériaux utilisés dans la construction aéronautique, tels que les alliages haute température résistants à la chaleur, imposent des exigences strictes aux processus d'usinage. Augmenter la vitesse de coupe pour améliorer la productivité et réduire les coûts de production ne fonctionne pas avec les matériaux d'outils de coupe en carbure. Cela ne ferait que provoquer une usure plus rapide des plaquettes de tournage, avec les conséquences que cela implique pour la qualité de surface de la pièce. Le nouveau matériau d'outil de coupe CBN WBS10 de Walter, en revanche, permet d'atteindre une vitesse d'usinage cinq fois plus élevée lors de la finition qu'avec des plaquettes indexables en carbure. Les plaquettes indexables CBN offrent également la même qualité de finition de surface, toujours excellente, jusqu'à la fin de leur durée de vie.
Dans le domaine de la construction aéronautique, les alliages haute température résistants à la chaleur sont principalement utilisés dans la production de moteurs. Ils doivent répondre à des exigences particulièrement strictes en termes de qualité de surface et de fiabilité des processus, qui sont garanties par une procédure de certification complexe. Trois facteurs clés entrent en jeu lors de la finition des composants fabriqués à partir d'alliages haute température : La qualité de surface, la durée de vie de l'outil et la vitesse. La durée de vie des outils joue un rôle important, en particulier pour les grands composants. Seule une longue durée de vie de l'outil de tournage garantit qu'une surface peut être finie sans qu'il soit nécessaire de changer la plaquette indexable. Si la plaquette indexable doit être remplacée pendant une opération de finition en raison de signes d'usure, cela produit une légère bosse qui compromet la qualité de la surface.
Des exigences strictes en matière de matériau des outils de coupe doivent être respectées lors du tournage de finition sur des pièces produites à partir d'alliages à haute température, car l'outil et le matériau sont soumis à des contraintes thermiques considérables. La géométrie de coupe ainsi que le matériau de l'outil de coupe utilisé dans la plaquette de tournage ont une influence considérable sur l'efficacité de la gestion des contraintes thermiques et mécaniques sur le composant. Si l'outil s'use rapidement, cela a des effets directs sur la qualité de la surface. Dans ce cas, les valeurs de rugosité requises ne sont pas atteintes, ce qui nécessite une retouche coûteuse. Le risque de formation d'une couche blanche sur le matériau est également plus élevé. La combinaison d'une augmentation rapide de la pression et d'une augmentation rapide de la chaleur provoque alors une transition de phase dans le matériau. Une couche cassante et fissurée apparaît, appelée couche blanche. La résistance à la fatigue, la résistance à l'usure et donc la sécurité de fonctionnement du composant sont réduites.
Correspondance avec les charges
Walter a développé de nouvelles plaquettes de tournage CBN dans le cadre d'un processus intensif et complexe. La multiplication par cinq de la vitesse d'usinage qu'elles offrent est principalement due à la modification du matériau de l'outil de coupe utilisé. Dans le même temps, leur géométrie de coupe et les nuances de matériaux utilisées pour les outils de coupe réduisent à la fois l'usure et la formation de couches blanches dans les surfaces produites à partir d'alliages à haute température. Le nitrure de bore cubique polycristallin est abrégé en PCBN. Bien que cette abréviation soit techniquement correcte, l'abréviation légèrement plus courte CBN s'est imposée dans l'usage courant. Toute personne ayant une expérience de la fonte et de l'usinage dur connaîtra ce matériau composite de fabrication synthétique qui est produit à partir de nitrure de bore cubique et d'une phase liante. Des matériaux adaptés d'outils de coupe en CBN avec un liant céramique peuvent également être utilisés pour la finition de composants produits à partir d'alliages à haute température. Le matériau composite CBN a été optimisé pour répondre aux exigences particulières des alliages à haute température pour le nouveau matériau pour outil de coupe WBS10 de Walter. La qualité la plus fine permet d'obtenir un bord de coupe lisse, ce qui a une influence positive sur la qualité de la surface dès la première coupe. Après le diamant et le nitrure de bore cubique, ce sont les nuances les plus dures au monde pour les outils de coupe, de sorte que les plaquettes sont très résistantes à l'usure par abrasion. En outre, elles sont chimiquement inertes et stables à la chaleur, ce qui signifie que seule une usure minimale due à la diffusion et à l'oxydation se produit.
Une géométrie de coupe innovante
Les matériaux modifiés des outils de coupe CBN ne suffisent pas à eux seuls à faire la différence. Un facteur important est la protection de l'arête de coupe contre les effets mécaniques excessifs. Un bord de coupe tranchant non protégé se cassera immédiatement. Les plaquettes de tournage ont donc généralement un chanfrein de protection à un angle de 10° à 20°. Cela pose un problème lors de l'usinage d'alliages à haute température. Le chanfrein de protection génère une pression particulièrement élevée avec une accumulation de chaleur correspondante. Ces deux facteurs peuvent entraîner le type de transformation structurelle dans le matériau décrit ci-dessus. Le risque d'apparition d'une couche blanche augmente également de manière significative. Pour protéger l'arête de coupe, Walter utilise plutôt un arrondi de l'arête de coupe pour les nouvelles plaquettes de tournage CBN. Cela rend l'arête de coupe plus tranchante, tout en garantissant la stabilité requise.
Finition de surface de haute qualité
Les experts en usinage de Walter sont très satisfaits des résultats obtenus grâce à la nouvelle géométrie de coupe lors des essais sur le terrain et chez certains clients de test initial. À une vitesse de coupe (vc) de 250m/min, la durée de vie utile d'une plaquette de tournage CBN Walter est de 13mins. Cela permet d'enlever environ 3,2 km de copeaux. La plaquette s'use également de manière si régulière qu'aucune modification de la qualité de la surface ne peut être détectée pendant toute sa durée de vie utile. La valeur moyenne de la rugosité de surface (Ra) se situe entre 0,2 et 0,4 µm. La pièce finie à l'aide de la nouvelle plaquette indexable CBN semble presque polie à l'œil nu.
Le refroidissement de précision des porte-outils de tournage Walter apporte une contribution essentielle à la durée de vie utile de la plaquette indexable. Il est possible de refroidir à des pressions allant jusqu'à 150 bars, bien que 20 bars soient souvent suffisants. Il est important de garantir une température d'usinage optimale. Cela dépend principalement de la vitesse de coupe, de la pression de refroidissement et du matériau à usiner.
En comparaison directe avec l'usinage avec une plaquette indexable en carbure, la nouvelle plaquette CBN Walter permet des processus de finition nettement plus efficaces - mais les paramètres du processus doivent être corrects. Les gains d'efficacité ne peuvent être pleinement exploités qu'en combinaison avec des machines modernes, qui sont à la fois stables et précises, ainsi qu'avec des coupes continues.
www.walter-tools.com
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