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Nouvelle nuance de fraise indexable WIDIA : le meilleur choix pour le titane et d'autres superalliages

17/11/2016
Le substrat riche en cobalt de la WS40PM assure une solide résistance en fatigue et une excellente intégrité d'arête, tandis que le revêtement PVD multiphase AlTiN-TiN réduit l'usure de l'outil, ce qui en fait le meilleur choix pour une vaste gamme d'aciers alliés hautes températures, d'aciers austénitiques, d'aciers inoxydables PH et de superalliages à base de nickel tels que l'Hastelloy et le Nitronic, ainsi que le titane.

Selon Josef Fellner, Responsable Gestion des Gammes Tournage et Fraisage indexable au sein du Groupe WIDIA Products, la société a récemment procédé à une tournée mondiale d'essai de sa toute nouvelle nuance de fraisage avancée, la WS40PM, et les résultats sont impressionnants :

- Un constructeur aéronautique a obtenu un temps d'usinage par pièce réduit de 90% et une durée de vie d'outil accrue de 50% lors d'opérations de surfaçage du Ti-6Al-4V.

- L'usure en dépouille des plaquettes a diminué de plus de 90% dans un atelier britannique qui coupe de l'Inconel 625, induisant une réduction de 70% des coûts d'outillage.

- Chez un fabricant de turbocompresseurs en Chine, la durée de vie d'outil a augmenté de 80% dans le cadre de l'usinage, avec la WS40PM, d'un composant en acier inoxydable et s'est accompagnée d'une qualité supérieure de surface des pièces, d'une réduction des forces de coupe et d'une meilleure évacuation des copeaux.

- Dans un autre composant en titane, la plate-forme WS40PM/VSM490-15 s'est traduite par des taux d'enlèvement de métal multipliés par deux et une augmentation de 80% de la durée de vie d'outil, avec une profondeur de coupe et une vitesse d'avance par dent accrues lors d'opérations de surfaçage et dressage-surfaçage.

- Le laboratoire d'essais d'une marque bien connue de machines-outils fait état de taux d'enlèvement de métal de 49% supérieurs pour le surfaçage-dressage du Ti-6Al-4V.

A chaque fois, la WS40PM a été en concurrence avec la nuance de carbure traditionnelle du cobaye. Les vitesses et avances sont restées les mêmes ou ont été dans certains cas augmentées afin de bénéficier des propriétés exceptionnelles de la WS40PM en termes de ténacité, résistance à l'usure et au craquage thermique.


WIDIA propose tout un ensemble de corps de coupe à apport de liquide de refroidissement, tels que fraises à alésage, fraises à surfacer-dresser, fraises en bout, etc, modèles pouvant tous accepter la WS40PM


La WS40PM a été conçue pour répondre aux besoins de l'aéronautique, de la défense et du médical où le titane est utilisé tant pour les trains d'atterrissage et les rails de fixation de sièges que pour les implants salvateurs et les instruments chirurgicaux. Cependant, comme le montrent les essais, la WS40PM se prête à beaucoup d'applications en dehors du titane. Aciers alliés hautes températures, aciers austénitiques et inoxydables PH, superalliages à base de nickel tels que l'Hastelloy et le Nitronic, matériaux provoquant des défaillances d'outils imputables à la formation d'arêtes de coupe rapportées, des crantages à la profondeur de la ligne de coupe, des cratères, des déchiquetages et des dégagements de chaleur extrêmes, ce qui dans le cas des opérations de coupe humide, peut entraîner la formation de fissures.

« Le substrat avancé riche en cobalt de la WS40PM présente une solide résistance en fatigue et une excellente intégrité d'arête, tandis que le revêtement PVD multiphase AlTiN-TiN réduit l'usure », souligne Mike Sperhake, Spécialiste Produit région EMEA pour WIDIA. « Avec une vitesse initiale de coupe de 53 m/min, nous constatons des gains de productivité de 25 à 35% et une amélioration sensible de la durée de vie d'outil, même en fraisant des matériaux très durs comme le Ti-5553 les aciers Super Duplex ».

Mike Sperhake recommande une approche équilibrée à l'égard du choix des paramètres de coupe. « L'engagement radial augmentant, il faut réduire proportionnellement les vitesses de coupe, explique-t-il. C'est à cause de la quantité de chaleur entrant dans la plaquette qui augmente considérablement avec les grosses coupes. A environ 90% d'engagement, par exemple, vous voudrez probablement réduire la vitesse de rotation de grosso modo 25%, en fonction du matériau. Les vitesses d'avance doivent peut-être aussi être quelque peu diminuées, selon configuration et rigidité de la machine. Et bien entendu, avec des largeurs de coupe plus petites, la vitesse de broche et les vitesses d'avance doivent être nettement relevées. »

Le fait d' « y aller trop doucement » est une erreur courante lors de l'usinage du titane et d'autres matériaux difficiles, confie Sperhake, qui entraîne de faibles niveaux de productivité et une durée de vie d'outil écourtée. Par exemple, les problèmes comme la formation d'arêtes de coupe rapportées et l'usure d'arête peuvent souvent être éliminés en poussant l'outil plus fort. « La durée de vie d'outil, surtout dans les superalliages, c'est un tabouret à trois pied formé par l'avance, la vitesse et l'engagement de coupe. Chaque élément a une incidence directe sur les autres ».

Il faut cependant davantage qu'une bonne nuance de carbure pour assurer le succès avec les superalliages. Mike Sperhake préconise également d'augmenter la concentration du liquide de coupe et de faire appel dans toute la mesure du possible à une pompe de refroidissement haute pression. Le choix d'un corps de fraise adapté à l'application est tout aussi important. La fraise d'épaulement WIDIA VSM490 présente une plaquette et un dessin de coupe de pointe prenant en charge la WS40PM et d'autres nuances hautes performances.

Enfin, considérons la machine-outil, le porte-outil et l'interface de broche. La rigidité est indispensable à tous les niveaux pour l'usinage productif du titane. WIDIA propose la plate-forme KM4X qui est, selon Bill Redman, responsable Produit global, « la connexion la plus solide du moment », disponible sur un large éventail de porte-outils comme de machines-outils.

« Qu'il s'agisse de fournisseurs aéronautiques de rang 1 ou de l'atelier à façon du coin, tous attendent les mêmes choses d'une solution d'outillage : précision supérieure, meilleure finition de surface, fiabilité et productivité », explique Mike Sperhake. « Tous ces facteurs sont essentiels à leur succès et c'est précisément ce que nous cherchons à obtenir. La WS40PM est un élément important de cette démarche ».

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