Le meilleur revêtement pour la coupe à sec à grande vitesse est l'azote aluminium titane
Une grande raison pour laquelle les fluides de coupe ne sont souvent plus nécessaires aujourd'hui est à cause des revêtements. Ils atténuent les chocs thermiques en inhibant le transfert de chaleur de la zone de coupe vers la plaquette (outil). Le revêtement agit comme une barrière thermique car il a une conductivité thermique beaucoup plus faible que la base de l'outil et le matériau de la pièce. Par conséquent, ces outils absorbent moins de chaleur et peuvent supporter des températures de coupe plus élevées. Qu'il s'agisse de tournage ou de fraisage, les outils revêtus permettent des paramètres de coupe plus efficaces sans réduire la durée de vie de l'outil.
L'épaisseur du revêtement est comprise entre 2 et 18 microns et joue un rôle important dans les performances de l'outil. Les revêtements plus minces résistent mieux aux changements de température lors de la coupe par impact que les revêtements plus épais car les revêtements plus minces ont moins de contraintes et sont moins sujets à la fissuration. Lors d'un refroidissement et d'un chauffage rapides, les revêtements épais ont tendance à se briser comme un verre qui chauffe et refroidit très rapidement. La coupe à sec avec des plaquettes à revêtement fin peut prolonger la durée de vie de l'outil jusqu'à 40 % , c'est pourquoi les revêtements physiques sont souvent utilisés pour revêtir les outils ronds et les plaquettes de fraisage. Les revêtements PVD ont tendance à être appliqués plus minces que les revêtements chimiques et adhèrent plus fortement au contour. De plus, les revêtements PVD peuvent être déposés sur du carbure cémenté à des températures beaucoup plus basses, ils sont donc plus utilisés pour les arêtes très vives et les grands outils de fraisage et de tournage à angle positif.
Bien que le matériau de revêtement soit du nitrure de titane, il représente 80 % de tous les outils revêtus. Cependant, dans le cas de la coupe à sec à grande vitesse, le meilleur revêtement PVD est le nitrure de titane et d'aluminium (TiAlN), qui surpasse le nitrure de titane d'un facteur quatre dans la coupe continue à haute température, comme dans le tournage à grande vitesse. Le revêtement TiAlN surpasse également les autres revêtements pour les outils dans des conditions de contraintes thermiques plus élevées. Tels que le fraisage à sec et le perçage profond de trous de petit diamètre où les fluides de coupe sont difficiles à atteindre
TiAlN est plus dur que TiN aux températures de coupe et est thermiquement stable. Les revêtements PVD tirent parti de sa résistance à l'usure chimique. Il a une dureté allant jusqu'à 3500 degrés Vickers et sa température de fonctionnement est jusqu'à 1470 degrés F. Les scientifiques des matériaux supposent que ces propriétés peuvent être attribuées à des films d'oxyde d'aluminium amorphe, qui se forment à l'interface puce/outil lorsqu'une partie de l'aluminium dans la surface du revêtement s'oxyde à des températures élevées.
Des revêtements PVD multicouches ultra-fins ont été délibérément sélectionnés pour cette étude, et le processus de dépôt produit des revêtements constitués de centaines de couches, chacune d'une épaisseur de quelques nanomètres seulement. Le dépôt de revêtements PVD généraux n'est que de quelques revêtements d'épaisseur micrométrique.
Bien que le revêtement PVD présente de nombreux avantages, le revêtement CVD est toujours plus populaire pour l'usinage de la plupart des métaux ferreux. Dans le procédé CVD, la température de dépôt plus élevée contribue à améliorer la force de liaison et permet une teneur plus élevée en cobalt dans la matrice, de sorte que la ténacité de l'arête de coupe est bonne et la capacité à résister à la déformation plastique est améliorée. En raison du rapport de revêtement CVD
CVD est le processus de dépôt d'une couche utile d'oxyde d'aluminium sur l'outil, le revêtement connu le plus résistant à la chaleur et à l'oxydation. L'alumine est un mauvais conducteur, elle isole l'outil de la chaleur générée par la déformation de coupe et favorise le flux de chaleur dans le copeau. Il s'agit d'un excellent matériau de revêtement CVD principalement pour les outils de tournage en carbure utilisés dans la coupe à sec. Il protège également le substrat lors de la coupe à grande vitesse et constitue le meilleur revêtement anti-abrasif et anti-usure en cratère.
Les plaquettes revêtues ont une durée de vie plus longue et sont plus stables en fraisage à sec qu'en fraisage humide. Des vitesses de coupe plus élevées augmenteront encore la température de coupe. Par exemple, l'usinage à sec de la fonte à une vitesse de coupe de 14,000 tr/min et 1 575 pouces/min peut chauffer la zone de coupe devant l'outil à 600 degrés à 700 degrés. Le taux d'enlèvement de matière est similaire au fraisage de l'aluminium, tandis que les températures résultantes sont plus élevées sur la fonte que sur les outils conventionnels.
Sélection de cermets, céramiques, CBN, PCD
Des vitesses de coupe plus élevées nécessitent des matériaux d'outils plus résistants à l'usure et une dureté thermique plus élevée. Les cermets, le nitrure de bore cubique et deux céramiques adaptées aux besoins de traitement fin - l'alumine et le nitrure de silicium (le terme moderne "céramique" inclut à la fois l'oxyde d'aluminium et le nitrure de silicium, par opposition à la simple référence à l'oxyde d'aluminium dans le passé.), ils les applications deviennent de plus en plus populaires. Le diamant polycristallin est un autre matériau d'outil utilisé dans les situations de coupe à sec. Dans tous ces matériaux, ils ont une dureté rouge et une résistance à l'usure plus élevées, le compromis est une plus grande fragilité.