Perspectives de fabrication et d'applications de lames de coupe en verre-céramique

Aujourd'hui, la plupart des outils de coupe mondiaux sont fabriqués à partir d'alliages durs, s'appuyant fortement sur des métaux rares comme le tungstène et le cobalt, l'extraction du cobalt posant souvent des problèmes éthiques. À mesure que les prix des ressources augmentent, les coûts de fabrication et la consommation d'énergie augmentent, incitant à la recherche d'alternatives aux alliages durs dans les matériaux des outils de coupe. Les vitrocéramiques ont attiré l'attention en tant que substitut potentiel, compte tenu de leur composition chimique polyvalente, de leurs propriétés physiques, de leurs coûts de fabrication réduits et de leur consommation d'énergie moindre. Selon les données allemandes, la production annuelle de verre céramique atteint 6 784 tonnes avec une consommation d'énergie de 18,52 TWh, utilisant 2,730 MWh par tonne. Avec une densité de 2,66 g/cm³, chaque tonne peut produire jusqu'à 601 outils de coupe, soulignant le potentiel des céramiques vitrifiées dans les applications d'outils de coupe.

Avantages et champ d'application des céramiques vitrifiées

Les verres céramiques, découverts il y a plus de 70 ans, sont largement utilisés dans divers domaines, notamment en optique, où ils sont essentiels pour les filtres colorés et les lentilles de protection laser. Dans le domaine médical, les céramiques vitrifiées sont utilisées dans les implants dentaires, la régénération osseuse et la recherche sur le traitement du cancer, montrant une haute performance de meulage. Techniquement, leur dureté et leur usinabilité font des céramiques vitrifiées des matériaux significatifs dans les études de meulage à grande vitesse, de résistance aux éclats et de propagation des fissures. Certaines céramiques vitrifiées, comme le verre de mica non poreux, se sont révélées efficaces pour les inserts indexables, en particulier dans l'usinage de matériaux tendres en raison de leur usinabilité malgré une dureté inférieure.

Application des verres céramiques dans les outils de coupe

Les tests exploratoires de quatre céramiques vitrifiées — Macor (céramique vitreuse à base de mica), Clearceram Z, Robax et Zerodur (céramique vitreuse à base de lithium aluminosilicate) — ont démontré leur adéquation pour la découpe de polyéther éther cétone (PEEK) et d'alliage d'aluminium EN AW 2007. PEEK est un thermoplastique haute température couramment utilisé dans l'industrie, et l'alliage d'aluminium EN AW 2007 est fréquemment employé dans le tournage automatisé.

Les céramiques vitrifiées ont bien performé en termes de durabilité et de maniabilité avec ces matériaux, consolidant leur fondation en tant que matériaux potentiels pour outils de coupe et définissant une direction pour la recherche future. Avec des exigences croissantes en matière d'efficacité environnementale et de coûts, les céramiques vitrifiées représentent une alternative durable prometteuse, offrant une consommation d'énergie réduite et des processus de production respectueux de l'environnement par rapport aux alliages durs traditionnels et à l'acier rapide.

Fluides de coupe en verre/céramique

Pour la découpe spécialisée du verre et des céramiques, l'huile MORESCO Matsumura du Japon propose deux fluides de coupe exclusifs : MORESCO GR-4 et MORESCO GR-5. Ceux-ci utilisent des additifs alcalins doux, réduisant les irritations cutanées. Leurs excellentes propriétés anti-mousse et de décantation garantissent que même dans des systèmes de refroidissement à haute pression, la formation de mousse n'est pas un problème.