Tarauds CPM

Les tarauds CPM (Métallurgie des Particules Critiques) sont devenus de plus en plus importants dans le domaine de l’usinage de haute précision grâce à leur excellente résistance à l’usure, leur stabilité thermique et leur longue durée de vie. En particulier lors de la coupe de matériaux difficiles à usiner, ils offrent des performances exceptionnelles, réduisent les coûts de production et améliorent l’efficacité. Pour les utilisateurs exigeant une grande précision et une durabilité accrue, les tarauds CPM sont sans aucun doute un choix idéal.

1. Que sont les tarauds CPM ?

Les tarauds CPM sont des outils de coupe fabriqués en utilisant la technologie de la Métallurgie des Particules Critiques (CPM), offrant une résistance à l’usure extrêmement élevée, une grande solidité et une stabilité thermique remarquable. Comparés aux tarauds en Acier Rapide (HSS) traditionnels, les tarauds CPM présentent une structure de matériau plus uniforme, démontrant de meilleures performances lors de l’usinage de matériaux plus durs et difficiles à couper. Ces tarauds sont généralement utilisés dans des environnements nécessitant de longues périodes de fonctionnement stable, une haute précision et une résistance aux hautes températures, tels que l’industrie automobile, l’aéronautique et l’usinage de moules.

2. Matières premières et procédé de fabrication des tarauds

2.1 Matières premières des tarauds CPM

Les matières premières utilisées pour les tarauds CPM sont généralement des aciers en poudre de haute qualité composés de divers éléments d’alliage. Ces matériaux doivent posséder les caractéristiques suivantes :

• Matériaux à haute dureté : En général, le matériau de base des tarauds CPM est fabriqué à partir d’acier allié (comme le HSS) ou d’alliages d’acier en poudre avancés (par ex. CPM 10V, CPM S30V). Ces matériaux contiennent des éléments tels que le chrome (Cr), le molybdène (Mo), le tungstène (W) et le vanadium (V), qui contribuent à améliorer la dureté du métal, sa résistance à l’usure et sa stabilité thermique.
• Poudre d’acier issue de la métallurgie des poudres : Contrairement à l’acier coulé ou forgé traditionnel, les tarauds CPM utilisent des poudres d’acier issues de la métallurgie des poudres. Ces poudres sont finement tamisées et mélangées pour garantir une distribution uniforme des composants d’alliage, évitant ainsi des problèmes comme une composition inégale ou une taille de grains trop importante que l’on retrouve dans l’acier coulé classique. L’acier en poudre offre une densité et une homogénéité plus élevées, assurant des performances plus stables de l’outil lors de l’utilisation.
• Composition d’alliage : Les éléments de l’acier allié (tels que le chrome, le molybdène, le tungstène, le vanadium) améliorent la dureté, la résistance à la corrosion, la résistance à l’usure et la stabilité thermique. En particulier :
  • Chrome (Cr) : Améliore la dureté de l’acier et sa résistance à la corrosion.
  • Molybdène (Mo) : Améliore la résistance de l’acier aux hautes températures, en maintenant sa dureté.
  • Tungstène (W) : Augmente la dureté thermique et la résistance à l’usure de l’acier.
  • Vanadium (V) : Renforce la résistance de l’acier à la fatigue et à l’usure.

2.2 Procédé de fabrication par métallurgie des poudres

Le procédé de fabrication central des tarauds CPM est la métallurgie des poudres. Le principal avantage de ce procédé est d’assurer une grande homogénéité du matériau de l’outil sans sacrifier sa résistance et sa ténacité. Le processus comprend les étapes clés suivantes :

• Préparation des poudres : Tout d’abord, les poudres métalliques contenant différents éléments d’alliage sont mélangées. Ces poudres sont dosées de manière proportionnelle pour assurer une distribution homogène de chaque élément dans l’alliage final. Elles sont soigneusement tamisées pour répondre aux normes spécifiques de granulométrie et de composition chimique.
• Mélange des poudres : Après le mélange, des lubrifiants peuvent être ajoutés pour faciliter les étapes ultérieures de pressage et de frittage. Cette étape est cruciale, car l’homogénéité du mélange de poudres d’alliage influence directement les performances du produit final.
• Pressage et formage : Les poudres métalliques mélangées sont placées dans des moules et pressées sous haute pression pour former une ébauche. Pendant ce processus, les particules de poudre se lient entre elles, augmentant ainsi la densité du matériau.
• Frittage : Le matériau pressé est chauffé à haute température (généralement entre 1000 °C et 1300 °C) dans un four de frittage. Ce procédé permet la diffusion des métaux entre les particules de poudre, donnant naissance à un matériau plus dense et plus solide. Le contrôle de la température et du temps de frittage est crucial, car il détermine directement la dureté, la solidité et la ténacité du matériau final.
• Traitement thermique : Bien que le matériau fritté possède déjà une certaine dureté et solidité, un traitement thermique (comme la trempe et le revenu) est effectué pour améliorer davantage ses performances. Le traitement thermique rend l’outil plus résistant aux hautes températures, améliorant sa résistance à l’usure et sa stabilité thermique.
• Finition : Après le frittage et le traitement thermique, le matériau subit des opérations de finition, incluant le découpage, le meulage et le polissage, afin d’obtenir la forme finale, les dimensions précises et la qualité de surface souhaitée. Cela garantit que le taraud CPM possède une netteté de coupe et une finition de surface supérieures.
• Revêtement (optionnel) : Pour renforcer encore la résistance à l’usure, de nombreux fabricants appliquent des revêtements tels que TiN (nitrure de titane) ou TiAlN (nitrure de titane-aluminium). Ces revêtements améliorent la dureté, la résistance à la corrosion et les propriétés anti-adhérentes du taraud, prolongeant ainsi sa durée de vie.

3. Avantages de la technologie de la métallurgie des poudres

• Haute densité et homogénéité : La métallurgie des poudres garantit une répartition uniforme des particules de poudre métallique, évitant ainsi les problèmes de structure inégale rencontrés dans la coulée traditionnelle. Cette microstructure uniforme permet des performances stables lors de la coupe et réduit l’usure de l’outil.
• Dureté et résistance à l’usure améliorées : En contrôlant avec précision la composition en alliage des poudres, on obtient une dureté et une résistance à l’usure supérieures. Les tarauds CPM conservent leur tranchant plus longtemps, en particulier lors de la coupe de matériaux durs, surpassant ainsi les tarauds traditionnels.
• Haute résistance à la chaleur : La métallurgie des poudres permet de créer des outils ayant une haute résistance à la chaleur et aux déformations. Ceci est essentiel pour les opérations où des températures élevées sont générées pendant la coupe, car les outils traditionnels peuvent perdre en performance dans de telles conditions.

4. Performances des tarauds CPM

Les tarauds CPM fabriqués selon les méthodes mentionnées ci-dessus offrent des performances exceptionnelles dans les aspects suivants :

• Résistance aux hautes températures : Grâce à la composition en alliage et au procédé de métallurgie des poudres, les tarauds CPM peuvent fonctionner à des températures allant jusqu’à 800 °C ou plus sans perte de performance.
• Haute résistance à l’usure : Comparés aux tarauds HSS traditionnels, les tarauds CPM présentent une usure plus lente lors de l’usinage de matériaux durs (comme l’acier inoxydable, les alliages de titane, etc.), ce qui se traduit par une durée de vie plus longue.
• Forces de coupe réduites : L’homogénéité de la métallurgie des poudres garantit une répartition uniforme des forces de coupe pendant le travail, réduisant ainsi les vibrations et les dommages à l’outil lors de l’usinage.

5. Caractéristiques des tarauds CPM

5.1 Résistance à l’usure

L’un des principaux avantages des tarauds CPM est leur exceptionnelle résistance à l’usure. Grâce à leur procédé de fabrication unique, les tarauds CPM présentent une dureté supérieure aux tarauds standards, en particulier lors de l’usinage de métaux durs. Cela signifie que les tarauds CPM durent beaucoup plus longtemps en usage prolongé et sont moins susceptibles de s’endommager.

5.2 Meilleure stabilité thermique

Lors de la coupe à grande vitesse, la température de l’outil augmente rapidement, et les tarauds traditionnels peuvent perdre leur dureté sous l’effet de la chaleur. Les tarauds CPM, en revanche, restent plus stables et peuvent supporter des températures plus élevées sans dégradation de leurs performances. Ceci est particulièrement important dans les environnements nécessitant des opérations efficaces à long terme.

5.3 Adaptés à davantage de matériaux

Les tarauds CPM ne sont pas seulement adaptés à l’acier standard, mais également à des matériaux plus difficiles à usiner comme l’acier inoxydable et les alliages de titane. Cela les rend particulièrement prisés dans des secteurs comme l’aéronautique, l’automobile et la fabrication de moules.

5.4 Durée de vie prolongée

Bien que les tarauds CPM puissent être plus coûteux que les tarauds standards, leur durabilité et leur efficacité entraînent des économies sur le long terme. Les outils sont moins susceptibles de se casser, réduisant la fréquence des remplacements et améliorant l’efficacité globale du travail.

5.5 Forte résistance à la corrosion

Grâce à leur composition en alliage spéciale, les tarauds CPM peuvent résister à la corrosion causée par des facteurs environnementaux tels que l’humidité ou les gaz acides. Cela est particulièrement important dans les industries nécessitant une résistance à la corrosion, comme les industries chimique et agroalimentaire.

5.6 Adaptés à l’usinage de haute précision

Les tarauds CPM conservent une grande précision et sont moins sujets aux déviations, ce qui les rend idéaux pour les tâches de haute précision où un contrôle dimensionnel strict est essentiel.

6. Conclusion

Le procédé de fabrication des tarauds CPM combine la technologie de la métallurgie des poudres avec des matériaux en alliage haute performance, offrant une résistance exceptionnelle à l’usure, une résistance aux hautes températures et une durée de vie prolongée. Ces avantages rendent les tarauds CPM inégalés dans les environnements d’usinage de haute précision et à fortes exigences.