12 Août 2014  |  Machines-outils
Publié dans La Revue POLYTECHNIQUE 05/2014

Un système de serrage pour l’usinage de la fonte

La société Kennametal présente son système de serrage rigide Beyond Shield™, destiné à l’usinage haute performance de la fonte. Le serrage et les matériaux de coupe avancés améliorent la fiabilité des procédés et la production, avec pour résultat un nombre supérieur de pièces à moindre coût.

Le tournage dur avancé ou l’utilisation d’outils de coupe au nitrure de bore cubique polycristallin super rigide (PCBN) pour l’usinage des matériaux ferreux durcis comme la fonte, est très recherché dans différentes industries manufacturières majeures. Des centaines de millions de disques de freins, de tambours de freins, de volants d’inertie, ainsi que des moyeux de roues sont requis chaque année pour les véhicules automobiles, équipement lourd et autres secteurs. Et, même si les outils super durs semblent prometteurs pour le tournage de pièces aussi difficiles à usiner, la réalité en décide autrement en raison de la tendance de ces outils onéreux à se briser sous l’effet des forces extrêmes mises en jeu.
Fort d’une expérience de plusieurs décennies en science des matériaux et conception des outils, la société Kennametal a mis au point le système Beyond Shield™ en réponse aux défis actuels de l’usinage de la fonte.
«Pour les clients qui usinent des disques et tambours de frein en fonte grise, l’utilisation du système de plaquettes PCBN et de serrage Beyond Shield™ se traduit par une réduction des coûts d’outillage de l’ordre de 20 % et un allongement de la durée de vie de l’outil, pouvant atteindre 30 % par rapport aux systèmes conventionnels», explique Raouf Ben Amor, responsable produits. «Le système Beyond Shield™ fournit un outil de serrage robuste permettant aux plaquettes CI PCBN plus petites de donner de bons résultats dans les mêmes applications que la plaquette CI de plus grandes dimensions. Nos nuances se caractérisant par un compromis parfait entre usure et résistance, comme l’ont démontré les essais sur le terrain».
 
 
Comment relever le défi du serrage
L’usinage haute performance de la fonte induit des charges mécaniques et thermiques extrêmement élevées. Les serrages classiques de type à embrèvement essaient de maintenir la plaquette de coupe en place avec un point de contact direct, d’où le risque de casser à la fois le système de serrage et la plaquette sous haute pression.
Le système Beyond Shield™ est basé sur une conception en trois points, qui applique la force de serrage vers l’avant de la plaquette, au plus près de l’arête de coupe, réduisant sensiblement les vibrations susceptibles de provoquer des fissures et autres défaillances. En outre, l’usinage de la fonte représente un environnement particulièrement agressif, dans lequel les projections de copeaux réduisent la durée de vie du serrage. Le système Beyond Shield™ propose un revêtement en carbure qui améliore la résistance à l’usure du serrage face à l’évacuation des copeaux. Ce système est aussi compatible avec les porte-outils standards.
 
 
De nouvelles nuances
Outre sa dureté intrinsèque, la fonte pose un certain nombre de défis d’usinage pour les outils de coupe. La qualité de coulée est parfois imprévisible. La faible teneur en soufre peut provoquer une diminution de 60 % de la durée de vie de l’outil, la teneur accrue en ferrite conduire à une usure chimique élevée, également préjudiciable à la longévité de l’outil.
Grâce à une structure PCBN «multimodale» exclusive, la nuance Kennametal KBK35™ a vu sa teneur en nitrure de bore cubique augmenter, ce qui assure une résistance accrue à l’usure et une durée de vie supérieure de la plaquette dans les opérations d’ébauchage et de finition. La résistance chimique à l’usure est assurée au moyen d’un revêtement par déposition chimique en phase vapeur (CVD). Des traitements post-revêtement améliorent la dureté des arêtes de coupe. Les essais sur le terrain ont mis en évidence, pour la nuance KBK35™, une durée de vie d’outil multipliée par deux avec la fonte affinée ou non affinée et, dans des cas spécifiques comme les tambours de frein, le nombre de pièces réalisées par plaquette est multiplié par dix, par rapport aux solutions céramiques.
Pour les pièces faisant appel à la fonte affinée, Kennametal introduit la nuance KB1340™. Lors d’essais comparatifs réalisés avec des disques de frein, cette nuance a permis de produire 1700 pièces contre 1500 avec une plaquette PCBN standard. En renouvelant les essais par rapport à des plaquettes céramiques, la durée de vie de l’outil est passée de 120 à 4200 pièces.
 
Walter Meier (Fertigungslösungen) AG
8603 Schwerzenbach
Tél.: 044 806 46 46
 
Kennametal Shared Services GmbH
D-90766 Fuerth
Tél.: +49 911 9735 557
www.kennametal.com


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