Dans l'aéronautique et l'aérospatiale, les matériaux de coupe en céramique sont depuis de nombreuses années le choix privilégié pour l'usinage de pièces critiques pour la sécurité, telles que les composants de moteur en alliages à base de nickel ou en superalliages hautement résistants à la chaleur. Ces matériaux sont résistants à la température, tenaces et difficiles à usiner. Là où les outils en carbure atteignent leurs limites, la céramique peut déployer ses forces. Elle permet des vitesses de coupe très élevées, des temps d'usinage courts et des processus productifs. Avec des solutions d'outils astucieuses, des matériaux de coupe innovants et un savoir-faire, ISCAR soutient les utilisateurs dans l'usinage avec de la céramique.
« La céramique résiste à des températures nettement plus élevées que le carbure, elle est plus dure et chimiquement beaucoup plus résistante », résume Antonia Splettstößer du développement commercial chez ISCAR les avantages du matériau de coupe. « Cela permet des vitesses de coupe nettement plus élevées et donc des augmentations de productivité. » Lors du tournage de l'Inconel 718 avec une plaquette en carbure revêtue, environ 50 mètres par minute sont réalistes, tandis qu'une plaquette en céramique atteint plus de 300 mètres par minute.
Innovations dans les matériaux de coupe et les outils
À l'origine, les plaquettes en céramique étaient principalement utilisées pour l'ébauche dans l'aéronautique et l'aérospatiale, mais de plus en plus d'utilisateurs dans le secteur se lancent également dans l'usinage de finition. La raison : les céramiques, les plaquettes de coupe et les outils ont été continuellement développés, améliorant la sécurité contre les ruptures et la ténacité.
La gamme des matériaux de coupe en céramique est vaste. Les céramiques renforcées par des whiskers combinent une haute résistance à la température avec une plus grande sécurité contre les ruptures et permettent des vitesses de coupe allant jusqu'à 300 mètres par minute. Les céramiques SiAlON sont légèrement moins résistantes à la température, mais permettent des avances nettement plus élevées et sont donc idéales pour l'ébauche.
Une autre étape de développement est ce que l'on appelle les Bidemics, le matériau de coupe innovant d'ISCAR qui combine les avantages de la céramique et du carbure. Il permet des usinages à grande vitesse allant jusqu'à 400 mètres par minute, tout en améliorant la stabilité du processus. « ISCAR propose un large portefeuille avec plus de 400 plaquettes en céramique. Il y en a pour chaque application », est convaincue Antonia Splettstößer.
Productivité accrue
Il y a aussi des nouveautés du côté des outils. Par exemple, ISCAR a développé un adaptateur GCPAD conçu pour le tournage et le tournage en profondeur dans des alliages hautement résistants à la chaleur et des fontes avec de la céramique. Grâce à la fabrication additive, il possède un mécanisme d'amortissement intégré qui réduit les charges d'impact et minimise le risque de rupture des plaquettes, ainsi que des canaux de refroidissement internes optimisés pour l'écoulement et des sorties de KSS précisément alignées. « Cela nous permet de diriger le fluide de coupe là où la chaleur se génère, c'est-à-dire exactement dans la zone d'usinage », explique Antonia Splettstößer.
Avec les nouveaux outils de tournage CERMTURN d'ISCAR, les utilisateurs peuvent utiliser les céramiques de coupe de manière flexible, simple et économique lors du tournage. Les outils CAMFIX et de tige possèdent des cassettes interchangeables pour des plaquettes en céramique et en carbure. Les usinages sont très flexibles avec l'outil refroidi par jet et peuvent utiliser plusieurs options de plaquettes avec un porte-outil et les différentes cassettes solidement fixées.
Le matériau de coupe est également utilisé dans l'usinage des fontes ainsi que dans l'usinage dur et partout où des températures élevées et des charges extrêmes se produisent tout en visant une haute productivité. « Avec des matériaux de coupe en carbure, il est possible d'usiner de manière fiable des matériaux ISO-S et -K. Avec des céramiques, les utilisateurs ont la possibilité d'augmenter considérablement la productivité de ces processus », résume Antonia Splettstößer. En pratique, cela signifie : là où c'est économiquement et technologiquement sensé, les plaquettes en carbure sont remplacées par de la céramique.
Savoir-faire pour les usinages
Cela permet également aux entreprises utilisant ce matériau de coupe d'entrer en contact avec lui, qui n'ont jusqu'à présent que peu ou pas d'expérience avec son utilisation. « De nombreux nouveaux utilisateurs ont grandi avec le carbure et connaissent parfaitement son utilisation », déclare Antonia Splettstößer. « Mais la céramique fonctionne malheureusement de manière complètement différente. »
Un exemple : alors qu'avec le carbure, une réduction de la vitesse de coupe aide souvent à augmenter la durée de vie, car cela génère moins de chaleur dans la zone d'usinage, avec la céramique, c'est exactement le contraire. « Ici, des températures élevées sont même souhaitables, car le matériau à usiner de la pièce devient plus doux. Cela contredit l'intuition de nombreux usinages – ils doivent souvent augmenter la vitesse de coupe pour obtenir des durées de vie plus longues », explique l'experte.
Pour soutenir au mieux les utilisateurs, ISCAR a mis en place une équipe de compétence dédiée à la céramique, CBN et PKD, qui travaille sur la base de connaissances scientifiques et d'une expertise solide. Elle accompagne les clients dans le choix du matériau de coupe approprié, propose des formations individuelles et transmet des connaissances pratiques – des bases de la science des matériaux jusqu'aux conseils concrets et aux méthodes de dépannage.
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