Célébrons 100 ans de carbure cémenté

Saviez-vous que 2023 marque le 100e anniversaire de l'invention du carbure cémenté ? Cette classe d'alliages, connue pour sa capacité à résister à des températures élevées et à un usinage rapide, est à la base de nombreuses machines-outils modernes. Le carbure cémenté a une riche histoire, tant pour l'industrie que pourSandvik Coromant . Que pourraient les 100 prochaines annéesprise?

De nombreuses périodes notables de l'histoire sont caractérisées par le matériau de l'époque - l'âge de pierre, l'âge du fer, etc. L'étiquetage de ces périodes sur la base de matériaux d'outils montre à quel point elles faisaient partie intégrante de la société, ainsi que notre volonté humaine d'améliorer constamment et de trouver de meilleures méthodes. L'application et la sophistication des outils ont considérablement changé au cours des siècles, mais ils sont toujours aussi cruciaux pour faire fonctionner notre monde aujourd'hui.

Premiers pasLe développement de lapremier acier commercial L'alliage est souvent attribué à Robert Forester Mushet, qui a découvert en 1868 que l'ajout de tungstène à l'acier augmentait sa dureté, même après refroidissement à l'air. Cette découverte a formé la base du développement des alliages, conduisant à l'utilisation d'aciers à outils. Au début des années 1900, le formage et l'usinage des métaux étaient encore une compétence; des artisans hautement qualifiés utilisaient l'acier à outils comme matériau d'outil de coupe.

Mais alors que la demande de production de masse commençait à augmenter, en particulier avec des secteurs tels que le secteur automobile qui commençaient à décoller, il est devenu clair que l'acier à outils ne serait pas en mesure de suivre. Sa résistance à la chaleur limitée a entraîné un ramollissement à des températures plus élevées, en particulier à l'interface fraise-pièce, rendant difficile la coupe à grande vitesse.

En conséquence, l'acier rapide a été développé, contenant plus de cobalt que l'acier à outils. Le cobalt supplémentaire a donné à l'acier rapide une dureté à chaud améliorée, permettant des vitesses de coupe beaucoup plus élevées. Une coupe plus rapide a entraîné une augmentation de la productivité, une baisse du coût global du produit et, en fin de compte, contribué à rendre les véhicules plus accessibles et abordables pour le public.

Présentation du carbure cémenté Le succès de l'acier rapide a conduit l'industrie à se développer davantage, aboutissant à l'invention du carbure cémenté. De fines particules de carbure sont cimentées dans un composite avec un liant métallique pour produire du carbure cémenté. Les carbures les plus courants comprennent le carbure de tungstène (WC), le carbure de titane (TiC) et le carbure de tantale (TaC), le cobalt et le nickel étant souvent utilisés comme métaux de liaison.

Le 30 mars 1923, Karl Schröter, alors responsable de la R&D chez Osram, dépose le premier brevet, "Gesinterte harte Metallegierung und Verfahren zu ihrer Herstellung" (DE420689). Le matériau était à l'origine destiné aux matrices d'étirage dans l'industrie des ampoules électriques, mais plus tard, le carbure cémenté a été développé et testé pour les outils de coupe. En tant que tel, il a été présenté lors d'une exposition à Leipzig en 1927.

De la même manière que l'introduction de l'acier rapide a révolutionné le marché de la fabrication, l'invention du carbure cémenté a permis un usinage encore plus rapide. Vitesses de coupe de l'acier jusqu'à150 mètres par minuteest devenu possible, presque quatre fois plus rapide que l'acier rapide.

C'est ici que Sandvik a commencé à développer des outils en carbure cémenté. La marque Sandvik Coromant a été créée en 1942, dans le seul but de proposer des outils de coupe modernes utilisant le carbure cémenté comme base. Les premiers outils en carbure cémenté de Sandvik Coromant pour l'usinage des métaux ont été fabriqués l'année suivante en 1943 et, avec le décollage de l'industrialisation dans les années 1950 et 1960, la demande a continué de croître.

En 1969, Sandvik Coromant est devenu le premier à proposer des plaquettes en carbure cémenté revêtues de céramique. Le "revêtement gamma" en céramique a considérablement amélioré la résistance à l'usure et à la chaleur des outils, augmentant les performances de coupe du métal jusqu'à 50 %. Sandvik Coromant a continué à développer son offre de carbure cémenté, en développant de nouvelles nuances et de nouveaux forets pour une variété d'industries, sa nuance de carbure cémenté GC 4225 devenant la nuance la plus vendue au monde en 2005.

Matériaux finis Mais qu'en est-il de l'avenir des carbures cémentés ? Au cœur de la production de carbures cémentés se trouvent des métaux tels que le tungstène et le cobalt, mais ces ressources sont en quantité limitée. Le cobalt, par exemple, est un composant courant des batteries lithium-ion, précieux pour prolonger la durée de vie de la batterie. Mais la demande croissante, combinée aux défis miniers, signifie que nous pourrions voir des pénuries commedès 2028.

Pour protéger ces ressources limitées, il est impératif que les fabricants et les fournisseurs jouent leur rôle en travaillant de manière durable. Cela pourrait passer par la réparation et la remise à neuf d'anciens outils pour leur donner une seconde, voire une troisième vie. Les outils complètement inutilisables peuvent être vendus dans le cadre de programmes de rachat, les déchets étant recyclés en nouveaux matériaux. Sandvik Coromant offre les deux services, avec sa toute dernière gamme de nuances d'acier pour le tournage contenant au moins 40 % de matériaux recyclés. La prise en compte de l'approvisionnement et de la durabilité dès la conception de l'outil permet également de s'assurer que seule la quantité nécessaire de matériau est utilisée.

Regarder vers l'avant La disponibilité des matières premières sera un facteur de l'avenir des carbures cémentés. Chez Sandvik Coromant, continuer à améliorer et à tirer le meilleur parti des programmes de développement durable sera une priorité. En particulier, l'aspect tri du processus de recyclage est susceptible d'être un axe de développement clé, car cela reste un défi en termes de ressources énergétiques qu'il demande.

Malgré de grands progrès en matière d'innovation, les anciens matériaux d'outils de coupe comme l'acier rapide jouent toujours un rôle important sur le marché global. Il est clair que, même dans sa 100e année, le carbure cémenté est toujours un matériau d'outil de coupe vital pour de nombreuses industries. Mais il y a toujours place à l'amélioration et, à mesure que les applications changent et que de nouvelles surgissent,Sandvik Coromantseront toujours mis au défi de trouver de nouvelles et meilleures solutions.