TiN, TiAlN, AlTiN... une comparaison des revêtements
Au cours des derniers mois, nous avons présenté cinq revêtements qui affinent les outils de précision RUKO. Dans cet article, nous les comparons et donnons un aperçu des propriétés de ces revêtements.
Nous avons d'abord répondu à ces questions dans les articles sur les différents revêtements (TiN, TiAlN, AlTiN, TiCN et RUnaTEC) : Quelle est la nature intrinsèque du revêtement ? Quand dois-je utiliser tel ou tel revêtement ? Quel revêtement convient à quels matériaux ?
Nous avons rassemblé ici un aperçu des propriétés des revêtements. Bien entendu, vous pouvez également lire les articles individuels pour obtenir de plus amples informations.
Notions de base sur le revêtement
Un revêtement est une couche très fine (de l'ordre du micromètre) et fermement adhérente d'un composé chimique qui est appliquée sur une pièce. Le revêtement a les influences positives suivantes sur l'outil de précision:
- Augmentation de la durée de vie / résistance à l'usure
Le frottement et l'usure se produisent à la surface de l'outil entre deux pièces mobiles (pièce et foret). Ce frottement exerce une contrainte sur le foret et est réduit par le revêtement. Cela prolonge la durée de vie de l'outil. - Permettre des vitesses de coupe plus élevées
La vitesse de coupe peut être augmentée grâce à la protection du revêtement. - Prévention de la corrosion
Le revêtement protège l'outil contre la destruction par les réactions à l'environnement, par exemple la rouille. - Amélioration optique
L'épaisseur du revêtement est indiquée en micromètres (μm) et ne dépasse pas 0,7 μm car les couches plus épaisses sont susceptibles de se fissurer.
En fonction du matériau à usiner et de l'outil de précision, il faut tenir compte des réguirations du revêtement. Deux facteurs jouent ici un rôle important :
- l'application, c'est-à-dire dans quel matériau doit être percé.
S'agit-il par exemple d'acier doux, d'acier inoxydable ou d'aluminium ? Plus le matériau est dur, plus la nano-dureté du revêtement est élevée. - le type de coupe (p. ex. perçage, fraisage, filetage)
Par exemple, le filetage utilise une vitesse plus faible que le perçage avec un foret hélicoïdal, les exigences en matière de température maximale d'application sont donc différentes.
Augmentation de la durée de vie des outils
La durée de vie est définie comme le temps jusqu'à ce que l'usure admissible soit atteinte. En d'autres termes : La durée de vie est le temps jusqu'à ce que vous ne soyez plus satisfait du résultat du forage, ou que les performances de l'outil en pâtissent.
Outre le revêtement, la durée de vie dépend de :
- la vitesse de coupe
- du matériau
- l'acier de l'outil
- la section du copeau (taille de la surface coupée)
- le refroidissement
- utilisation de la machine (guidée, manuelle)
Un avantage majeur d'un revêtement est l'extension de la durée de vie de l'outil de précision.
Même le revêtement standard le plus couramment utilisé, le TiN, augmente la durée de vie d'un facteur de trois à quatre. Donc, si vous coupez beaucoup et que vous ne voulez pas acheter de nouveaux forets chaque semaine, vous devriez utiliser un foret revêtu.
Vous pouvez également prolonger la durée de vie en refroidissant.
Vitesse de coupe et température maximale d'application
La vitesse de coupe est donnée en mètres par minute (m/min). Pendant la coupe, les arêtes de coupe de l'outil s'usent par frottement, rupture et diffusion à haute température. Cela modifie la géométrie de l'arête de coupe et réduit la qualité et la précision de l'outil. En réglant la vitesse de coupe exacte, vous pouvez obtenir des résultats optimaux et minimiser l'usure de l'outil.
Comme indiqué ci-dessus, une vitesse de coupe plus faible est requise pour le filetage que pour le perçage.
La température maximale de l'application dépend de la vitesse de coupe. Plus la vitesse de coupe est élevée, plus la température maximale d'application du revêtement est élevée.
Domaines d'application
Quels sont les différents revêtements de notre gamme de produits et dans quelles applications sont-ils utilisés ? Le tableau ci-dessous vous donne un bon aperçu en fonction du type de coupe et de l'acier à outils.
Pour les matériaux très durs (par exemple l'acier inoxydable) qui doivent être coupés avec des forets hélicoïdaux, le revêtement TiAlN sur foret en carbure de tungstène peut être le revêtement de votre choix.
Comme vous pouvez le voir dans le tableau, on ne trouve le revêtement TiN que sur l'acier à outils HSS. Les outils fabriqués dans des aciers plus durs sont également utilisés pour couper des matériaux plus durs. Le revêtement TiN ne peut pas résister à la haute température qui en résulte.
Le TiAlN comble le fossé entre les aciers à outils HSS et le carbure de tungstène pour le perçage, car il peut également être utilisé pour des vitesses de coupe élevées.
Refroidissement
Le refroidissement a un effet positif sur l'outil, quel que soit le revêtement. Par conséquent, nous recommandons toujours de refroidir l'outil, même si cela n'est pas absolument nécessaire.
Les liquides de refroidissement assurent la
- la réduction de la friction
- l'élimination des copeaux
- l'élimination de la chaleur
- l'augmentation de la durée de vie
- l'amélioration de la surface des matériaux
- nettoyage de la pièce
- prévention de la corrosion
- pendant le découpage.
Le refroidissement n'est pas absolument nécessaire pour certains revêtements.
Nano-dureté
La nano-dureté est exprimée en gigapascal (GPa) et indique la pression exercée par une force d'un Newton sur une surface d'un mètre carré. (La formule est la suivante : 1 kg-m-1-s-2 = 1 N-m-2)
La nano-dureté permet de couper des matériaux plus durs et d'atteindre des vitesses de coupe plus élevées. Cela a un effet positif sur le temps de travail nécessaire.
Coefficient de frottement
Pendant le forage, l'outil en mouvement rencontre un matériau immobile. Il en résulte un frottement et la chaleur correspondante. L'objectif est de transmettre les forces résultantes avec de faibles pertes par frottement.
Le coefficient de frottement est exprimé en μ.
Avec le refroidissement, par exemple, le coefficient de frottement de l'acier sur l'acier peut être réduit de 0,2 à 0,07 μ.
Résumé et conclusion
Les revêtements ont toujours une influence positive sur l'outil. Selon le domaine d'application, un revêtement différent est avantageux.
Le tableau suivant vous montre une comparaison des différents paramètres techniques et domaines d'application des cinq revêtements.
| Revêtement | Nano-dureté jusqu'à [GPa] | Couche épaisseur [μm] | Coefficient de friction | Application max. d'application [ºC] max. | Application |
|---|---|---|---|---|---|
| TiN | 24 | 1-7 | 0,55 | 600 | matériaux moins durs (Acier (N/mm²) <900) |
| TiCN | 32 | 1-4 | 0,2 | 400 | matériaux durs (Acier (N/mm²) <1.300, acier inoxydable) |
| TiAlN | 35 | 1-4 | 0,5 | 700 | matériaux durs (Acier (N/mm²) <1.100, acier inoxydable) |
| AlTiN | 38 | 1-4 | 0,7 | 900 | matériaux très durs (Acier (N/mm²) <1.300, acier inoxydable) |
| RUnaTEC | 45 | 1-4 | 0,45 | 1.200 | matériaux très durs (Acier (N/mm²) <1.300, acier inoxydable) |
Dans ce PDF (0.5 MB) vous avez un aperçu des revêtements utilisés pour quelle application.
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