Outils en usinage. HSS, ARS, carbures, plaquettes.

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Petit cours sur les différents outils que l’on peut avoir en usinage (tournage, fraisage, etc…) Sommaire:
  • 1) Outils en Acier au carbone
  • 2) Outils en Acier au tungstène (aciers rapide)
  • 3) Les stellites
  • 4) Les carbures
  • 5) Outils à carbure brasé
  • 6) Outils à plaquettes carbures
  • 7) Les céramiques
  • 8) Les diamants industriels

1) Outils en Acier au carbone

Il s’agit d’un acier non allié utilisé pour la fabrication d’outils coupant à faible vitesse. Les outils présentent une dureté importante, donc, sont cassants sauf lorsqu’ils chauffent (pendant l’usinage). Ces outils étaient souvent tirés d’une barre d’acier dont la désignation selon la norme EN 10027 est Cxx. Ils sont aussi appelés aciers trempants, dont la partie active est forgée puis trempée pour assurer la dureté.

2) Outils en Acier au tungstène (aciers rapide)

Ces outils sont composés d’alliage de fer et de carbone additionnés de chrome, vanadium, molybdène, manganèse, tungstène, cobalt,…) et sont aussi appelés ARS (ou HSS). Ces outils ne sont pas chers mais s’usent très vites. Ils existent dans de nombreuses formes. Ces outils sont généralement tirés d’une barre d’acier rapide. On peut aussi les usiner dans d’anciens outils usés ou cassés.

3) Les stellites

Stellite est le nom donné aux alliages coulés dont la composition est principalement Chrome, cobalt et Tungstène. Ils sont coulés dans un moule en graphite. Comparés aux outils en acier rapide, ils ont pour avantages d’avoir une dureté faible à froid est supérieure pendant l’usinage. La tendance veut les remplacer par les carbures métalliques.

4) Les carbures

Les carbures de coupe sont des mélanges de carbure de tungstène et de titane très durs insérés dans du cobalt. La dureté naturelle n’est pratiquement pas réduite à chaud, ce qui permet des vitesses de coupe 4x plus importantes que pour les aciers rapides et 16 fois plus rapides que pour les aciers au carbone. Ces outils sont fragiles et leur affûtage est lent et complexe. Ils sont employés pour les travaux sur les fontes et aciers durs à des vitesses de coupe allant de 50 à 200 m/min.

5) Outils à carbure brasé

Ces outils ont un corps en acier ordinaire avec une plaquette carbure brasée. Donc totalement solidaire de l’outil. Ces outils sont employés pour les travaux à grande vitesse de chariotage, dressage, tronçonnage, alésages.
Comme la plaquette est brasée sur l’outil, elle ne peut absolument pas bouger, comme elle le ferait si elle était fixée par une vis sur le corps de l’outil. La durée de vie est donc plus importante.

6) Outils à plaquettes carbures

Comme vu précédemment, les carbures sont des mélanges de carbure de tungstène et de titane très durs insérés dans du cobalt. Ils conservent leur dureté à températures extrêmes. Ce sont les outils les plus utilisés actuellement pour le tournage traditionnel et numérique. Les vitesses de coupe dont élevées (jusqu’à 200 m/min). On peut usiner des matériaux très durs. Le gros avantage réside dans le fait que les plaquettes ont 3 ou 4 arêtes de coupe sur chacune des deux faces (cas le plus courant), et de plus, la précision du système de fixation permet de tourner la plaquette sur son support sans refaire le réglage de celui-ci par rapport à la pièce à usiner.

7) Les céramiques

Les céramiques sont des composés d’oxyde d’alumine très durs agglomérés dans des oxydes de chrome comme liant, frittés à 1800°C. Les matériaux de ces outils sont des concurrents aux carbures avec une dureté naturelle élevée. L’avantage est certainement l’usinage à des vitesses de coupe très élevées (100 à 800 m/min) sans formation de copeau sur l’outil. Cependant, ils sont sensible aux chocs et aux vibrations. Les plaquettes de céramiques ne peuvent pas être brasées mais soigneusement ajustées et fixées mécaniquement sur le corps d’outil. Elles sont dites « à jeter » car non affûtages, mais comme pour les carbures, elles présentent plusieurs arêtes de coupe à usage successif.

8) Les diamants industriels

Les diamants industriels, sont sertis à l’extrémité d’une tige d’acier et peuvent être utilisés pour le travail du cuivre, du bronze, de l’aluminium à très grande vitesse de rotation et faible avance pour obtenir un aspect de surface proche du miroir (usinage d’éprouvette métallique avant analyse spectrographique en laboratoire par exemple).

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