Les plaquettes céramiques constituent d’excellents outils pour obtenir des finitions de surface miroir lors des opérations de tournage. Commençons par définir ce que sont les matériaux céramique-métal (cermet).

Littéralement, le terme désigne une combinaison de matériaux métalliques et céramiques. L’ASTM le définit comme un matériau composite hétérogène composé d’un métal ou d’un alliage et d’une ou plusieurs phases céramiques, la phase céramique représentant environ 15 % à 85 % du volume total.

Ils sont fabriqués en mélangeant des poudres de carbures métalliques (telles que WC, TiC, etc.) avec des liants (tels que Co, Ni, etc.), puis en procédant à un formage sous pression et à un frittage.

I. Caractéristiques des cermets

1. Dureté élevée : Les cermets à base de carbonitrure de titane (TiCN) présentent une dureté supérieure à celle des carbures cémentés à base de carbure de tungstène (WC). Par conséquent, ils conviennent généralement à l’usinage de matériaux tels que la fonte grise, la fonte malléable, la fonte ductile, l’acier au carbone, les aciers alliés et les alliages de titane.

2. Excellente résistance à l’usure et à l’usure par cratère : Ils affichent des taux d’usure très faibles lors des opérations de coupe à grande vitesse sur l’acier.

3. Haute résistance à la chaleur : Les outils de coupe fabriqués à partir de ces matériaux peuvent fonctionner à des températures comprises entre 1100 °C et 1300 °C. Ils permettent des vitesses de coupe comparables ou supérieures à celles des carbures à base de WC, atteignant 200 à 400 m/min.

4. Grande résistance à l’oxydation : Le TiO2 formé lors de l’oxydation du TiC agit comme un lubrifiant ; ainsi, le niveau d’oxydation des cermets à base de Ti(C,N) est environ 10 % inférieur à celui des carbures cémentés à base de WC.

5. Bonne stabilité chimique : Pendant l’usinage, les outils en cermet à base de TiCN forment des films minces de Mo2O3, de molybdate de nickel et de TiO2 à l’interface outil‑copeau. Même à des températures de 700 à 900 °C, l’adhésion reste minimale et la formation d’un bord accumulé (BUE) est peu probable. Cela contribue à améliorer la qualité de la surface de la pièce, permettant d’obtenir une finition miroir.

Cette caractéristique les rend particulièrement adaptés à l’usinage à sec, ce qui aide à réduire les coûts de production.

2. Sélectionner les plaquettes en cermet adaptées

Matériaux céramétiques typiques

Lors de la définition des procédés d’usinage, il est essentiel de choisir judicieusement entre les plaquettes en carbure cémenté et celles en cermet.

Contrairement aux carbures cémentés revêtus, le cermet n’est pas adapté aux opérations de dégrossissage. Lorsque de gros copeaux sont générés, des fluctuations importantes de l’action de cisaillement et de la résistance à la coupe surviennent ; cet impact continu peut entraîner des imprécisions dimensionnelles et, à terme, la rupture de l’outil.

En outre, lors des opérations impliquant de fortes profondeurs de coupe, l’impact des grosses spires de copeaux contre le flanc de l’outil accentue l’usure en entaille, endommageant ainsi l’outil en cermet. Une usure en entaille aussi sévère est particulièrement susceptible de se produire lors de l’usinage de matériaux difficiles à usiner (tels que les alliages résistants à la chaleur à base de nickel, de fer ou de cobalt).

Par conséquent, les outils en cermet sont généralement peu adaptés à l’usinage de matériaux difficiles à usiner. Pour cette raison, les outils en carbure cémenté revêtus constituent un choix préférable aux outils en cermet, tant pour l’opérations d’ébauche que pour l’usinage de matériaux difficiles à usiner.

La figure ci-dessus compare la durée de vie de l’outil et le volume d’enlèvement de matière entre le carbure cémenté, le carbure cémenté revêtu et le cermet lors du tournage de l’acier au carbone. Il apparaît clairement que l’usinage à grande vitesse offre une meilleure rentabilité, grâce au volume de matière enlevée plus élevé. À l’instar des outils en carbure cémenté revêtus par CVD, les outils en cermet représentent également des solutions très économiques pour l’usinage à grande vitesse.

Exemples de qualités d’outils

Parmi les exemples courants figurent les TP1020 et TP1030 de Seco ; les CT5015 et GC1525 de Sandvik Coromant ; le KT5020 de Kennametal ; ainsi que les IC20N et IC520N d’Iscar.

Pouvez-vous vous rappeler à quelles marques appartiennent les grades suivants — NX2525, NX3035, NS730, GT720, TN60, CT3000, CN1000, TT9080, TC430 et PV3010 — et les avez-vous déjà utilisés ?