Avec leur ténacité améliorée, les cermets commandent aujourd’hui une rage de performance plus grande.

Les cermets micrograin offrent une meilleure ténacité. La photographie microscopique d’une telle qualité de cermet (ci-dessus) montre ce que signifie physiquement « micrograin ».

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Trop d’ateliers se sont décidés sur les plaquettes en cermet il y a trop longtemps, déclare Scott Pettay, ingénieur d’application en outils de coupe. Les cermets méritent aujourd’hui un second regard.

Prenez la perception que les cermets ne peuvent gérer que des coupes légères. Historiquement, ces plaquettes ont usiné à des profondeurs ne dépassant guère 0,060 pouce, mais aujourd’hui, les plaquettes en cermet coupent couramment l’acier à des profondeurs atteignant 0,120 pouce.
Puis il y a la perception que les cermets sont fragiles. Alors que les cermets du passé étaient plus uniformément vulnérables aux impacts et aux chocs thermiques, les plaquettes en cermet d’aujourd’hui sont plus résistantes – certaines d’entre elles offrant une résistance à la flexion égale à celle du carbure P15.

M. Pettay travaille pour Kyocera Ceratip Cutting Tools (Mountain Home, Caroline du Nord), une entreprise qui propose des plaquettes faites de divers matériaux – carbure, céramique, cermet, CBN et PCD. Selon lui, il est important de comprendre que, par rapport à ces autres matériaux, l’enveloppe de performance des cermets a beaucoup changé. Le développement des cermets à micrograin a amélioré la ténacité du matériau de l’outil. Sur le continuum de la ténacité par rapport à la résistance à l’usure, les cermets occupaient une petite place proche de la céramique (voir l’illustration ci-dessous). (Voir l’illustration ci-dessous.) Maintenant, les cermets s’étirent plus loin sur ce graphique, comblant l’écart de performance entre les céramiques et les carbures les plus résistants.

Qu’est-ce qu’un cermet ?
Le mot cermet est une contraction de « céramique » et « métal ». Un cermet est constitué d’un matériau céramique (tel que le carbure de titane ou le carbonitrure de titane) cimenté avec un liant métallique. La céramique fournit la résistance à l’usure et le métal la ténacité.

La combinaison est plus inerte chimiquement que le carbure de tungstène, dit M. Pettay. Cette inertie signifie que l’accumulation d’arêtes et l’usure des cratères sont moins probables. Il en résulte non seulement une amélioration de la durée de vie de l’outil, mais aussi une meilleure finition de l’usinage. L’un des principaux avantages de la coupe avec une arête en cermet est la possibilité d’obtenir une finition qui peut éliminer le besoin de polissage ou de meulage.

Les cermets présentent également une dureté à chaud plus élevée que le carbure, ce qui signifie qu’ils conservent une meilleure résistance à l’usure à haute température. Par conséquent, les vitesses de coupe peuvent souvent être augmentées avec ces outils sans compromettre la durée de vie de l’outil.

La combinaison de la résistance à l’usure avec la ténacité améliorée d’aujourd’hui rend les arguments en faveur des cermets plus forts. M. Pettay affirme que certaines idées fausses sur les cermets sont encore moins exactes aujourd’hui, notamment les suivantes :

• Pas vrai : Les cermets ne peuvent pas gérer les interruptions. Les cermets micrograin peuvent gérer les interruptions. Les cermets traditionnels sont utilisés en fraisage depuis des années.
• Pas vrai : Les cermets doivent fonctionner à des vitesses élevées. Les cermets ont tendance à exceller à des vitesses élevées, mais le matériau peut également être performant à des vitesses inférieures à 500 sfm.
• Pas vrai : Les cermets sont limités à la finition de l’acier. En plus de la finition, on peut faire confiance aux cermets pour effectuer des coupes semi-rugueuses dans les aciers au carbone, les aciers alliés et les aciers à outils. Les cermets peuvent également usiner d’autres matériaux, notamment la fonte grise, la fonte nodulaire ou ductile, les métaux en poudre, les alliages non ferreux et même les non-métaux.

Certains matériaux présentent toutefois des problèmes. La source de ces problèmes est souvent liée au nickel.

Limites des cermets
Le nickel est un matériau liant courant pour les cermets. Cela crée le potentiel d’une réaction chimique si la pièce a une teneur élevée en nickel, aussi. (C’est-à-dire que l’inertie des cermets ne s’applique pas si le nickel est impliqué.) Les alliages à haute température et certains aciers inoxydables font partie des matériaux contenant du nickel qui peuvent poser des problèmes lors de l’utilisation d’un outillage en cermet non revêtu.

Les cermets revêtus sont toutefois une autre affaire. Ces outils peuvent en fait exceller dans l’usinage des aciers inoxydables. Par sécurité, lors de l’usinage de matériaux contenant du nickel, les cermets revêtus sont recommandés.

L’aluminium coulé est également un métal problématique. Le problème ici est mécanique plutôt que chimique, et le coupable est le silicium. Les cermets se comportent généralement bien lors de l’usinage de l’aluminium, mais la teneur élevée en silicium de l’aluminium coulé a un effet abrasif qui peut compromettre la capacité de la plaquette à produire une finition lisse.

Les autres limitations de la coupe avec des plaquettes en cermet concernent la résistance. Les cermets sont aujourd’hui plus résistants qu’ils ne l’étaient autrefois, mais leur ténacité n’égale toujours pas celle des carbures les plus résistants. Les cermets ne sont pas appropriés pour l’ébauche. De plus, comme la résistance à la flexion est faible, les cermets nécessitent des vitesses d’avance plus faibles.

Le choc thermique présente un potentiel de danger supplémentaire. Le liquide de refroidissement doit être utilisé uniquement dans les applications de coupe continue où le liquide de refroidissement peut rester sur l’outil en cermet, comme le tournage de finition et le filetage. Le liquide de refroidissement ne doit pas être utilisé pour le fraisage des cermets. Même dans les applications de coupe continue, dit M. Pettay, le liquide de refroidissement ne doit être utilisé que pour les coupes qui ne dépassent pas une avance de 0,010 ipr ou une profondeur de coupe de 0,080 pouce.

Applications
Les cermets sont excellents pour la finition. Au-delà, quelles autres applications les utilisateurs potentiels devraient-ils envisager ?

M. Pettay en cite quatre :

• Le rainurage. La combinaison de la résistance à l’usure, de la vitesse et de la ténacité accrue peut rendre les cermets exceptionnels dans les applications de rainurage. (Dans le rainurage, précise-t-il, le liquide de refroidissement est recommandé.)
• Pièces de forme proche du filet. Un autre avantage de la stabilité des cermets est le contrôle dimensionnel serré. Les applications à faible profondeur de coupe avec des exigences de tolérance serrées, telles que les pièces de forme proche du filet, sont bien adaptées aux cermets.
• Pièces ayant besoin de vitesse. Si la vitesse d’avance est déjà limitée par les exigences de finition et la profondeur de coupe est déjà limitée par les dimensions de la pièce, alors la vitesse est la seule avenue restante pour augmenter la productivité. Les cermets peuvent fournir cette vitesse supplémentaire.
• L’usinage de type suisse. Sur un tour de type suisse, les vitesses d’avance sont généralement légères et les vitesses de broche sont souvent élevées – une combinaison avantageuse pour les cermets. Les plaquettes en cermet peuvent exceller dans le maintien des tolérances et des finitions précises qui caractérisent souvent le travail sur ces machines.

À cette liste, M. Pettay ajoute une cinquième application qui pourrait devenir plus importante avec le temps : l’usinage à sec. La capacité limitée des cermets à supporter le liquide de refroidissement n’est un inconvénient que lorsque ce dernier est utilisé. Comme les coûts d’élimination du liquide de refroidissement continuent d’augmenter, l’usinage à sec pourrait représenter une part croissante des processus d’usinage des métaux, fournissant potentiellement une raison supplémentaire pour laquelle les cermets méritent un second regard.