L'objectif était ambitieux : une augmentation de la durée de vie d'au moins 30 % dans diverses applications de perçage. « Notre approche centrale consistait à ne pas commencer par le développement du revêtement », explique Dr.-Ing. Ivan Iovkov, qui a joué un rôle clé dans le développement de BALINIT OPTURA chez Oerlikon Balzers. Au lieu de cela, un projet en amont a d'abord élaboré pendant plus d'un an une méthodologie de test robuste pour les processus de perçage. L'objectif était d'obtenir une haute comparabilité des résultats et une séparation claire des facteurs d'influence, afin de créer une base de données fiable pour le développement ultérieur.
Tous les outils, substrats, géométries de coupe et micro-géométries ont été systématiquement caractérisés. Les tests ont été conçus pour des applications à haute performance ainsi que pour des valeurs de coupe modérées. D'autres points focaux ont été mis sur le traitement thermique ciblé et l'analyse détaillée des matériaux. Chaque plaque d'essai a été caractérisée par des mesures de dureté et de force à des positions définies, afin de capturer les variations de lot et les inhomogénéités matérielles. Pour compenser leur influence, l'ordre des perçages a été randomisé.
Des techniques de mesure avancées et des capteurs modernes ont aidé à enregistrer les forces d'avance et les moments de perçage sur l'ensemble des séries d'essai. Les données ont fourni des indications précieuses sur l'évolution de l'usure et les mécanismes sous-jacents dans le processus. Grâce à l'utilisation de la technologie de serrage d'outils hydro-expansibles de pointe, les influences dues aux vibrations ont pu être réduites. La microscopie de l'évolution de l'usure a été en partie automatisée, l'évaluation étant basée sur les données et en partie assistée par l'IA.
Conception du revêtement basée sur les mécanismes d'usure
Sur la base des résultats de cette méthodologie d'essai systématique, le nouveau revêtement a été spécifiquement aligné sur les mécanismes d'usure réels. Au lieu de maximiser des propriétés individuelles, l'accent a été mis sur l'interaction optimale dans le processus. Alors que lors du perçage d'aciers ferritiques, des charges adhésives et thermiques se produisent principalement, les aciers durcis et la fonte subissent des sollicitations abrasives et chocs. Le système de revêtement multicouche à base de TiAlN combine donc une grande dureté à chaud avec une ténacité suffisante et une ductilité contrôlée.
Une étape de développement importante a été la réduction ciblée des contraintes internes. Cela permet des épaisseurs de revêtement plus importantes sans risque accru d'écaillage - un avantage particulièrement pour les applications de perçage exigeantes et les outils reconditionnés. Le design multicouche stabilise également le bord de coupe et soutient une usure uniforme ainsi qu'une grande sécurité de processus.
Validation dans l'industrie
Dans son propre laboratoire d'usinage, plus de 40 variantes de revêtement avec plus de 400 000 perçages ont été testées. Des partenaires industriels ont accompagné le développement avec des tests et des expériences pratiques. Les résultats ont montré une stabilité de processus nettement améliorée et en moyenne des durées de vie supérieures de plus de 50 % par rapport aux solutions existantes.
La performance de BALINIT OPTURA se manifeste non seulement dans des applications classiques telles que 42CrMo4+QT. Dans l'acier C35 plus tendre, le nombre de perçages a augmenté d'environ 57 % par rapport à une solution à base d'AlTiN.
Dans l'acier haute résistance, la durée de vie a été améliorée d'environ 89 % par rapport à un foret VHM reconditionné avec double revêtement. Lors du perçage profond dans la fonte, la quantité de perçage a augmenté de plus de 80 % par rapport à une solution standard à base d'AlTiN.
En conséquence, le revêtement soutient des durées de vie plus longues, moins de changements d'outils et un reconditionnement plus efficace. « Le développement global de BALINIT OPTURA montre que l'interaction ciblée entre méthodologie de test, compréhension du processus, analyse des matériaux, conception du revêtement et validation industrielle conduit à des solutions convaincantes qui peuvent établir de nouveaux standards », résume Dr.-Ing. Ivan Iovkov.
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