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Tout comme la chaussure sous le poids du coureur, la plaquette subit sans cesse un effort important, provoquant son usure. Si elle n’est pas traitée, l’usure peut être une source de douleur pour l’athlète et générer des effets indésirables ou une faible productivité pour un fabricant. Toutefois, il est possible d’analyser la plaquette utilisée pour atteindre la durée de vie maximale et prévoir son usure, tout en conservant les précisions des pièces et en réduisant le temps de dégradation. Un examen précoce de la plaquette est essentiel pour déterminer la cause d’usure. La non-considération de ces mesures importantes peut entraîner une confusion entre les différents types de modes d’usure.

Pour faciliter le processus d’examen de la plaquette, un stéréoscope, avec une bonne optique, un bon éclairage et un grossissement d’au moins 20X, peut donner d’excellents résultats dans l’identification de ces huit modes d’usure les plus courants qui contribuent à une usure prématurée de la plaquette.

Usure en dépouille

L’usure de la plaquette est liée à l’usure normale de tout type de matériau. L’usure en dépouille normale est le mécanisme d’usure le plus souhaitable car elle représente la forme la plus prévisible . Elle se produit de manière uniforme et progressive car la matière première use l’arête de coupe, comme l’usure d’une lame de couteau.

L’usure en dépouille normale commence lorsque des inclusions microscopiques dures ou du matériau écroui dans la pièce à usiner usent la plaquette. Les raisons de cette usure sont notamment l’abrasion à faibles vitesses de coupe et les réactions chimiques à des vitesses de coupe élevées.

L’identification de l’usure en dépouille normale se traduit par une marque d’usure relativement uniforme le long de l’arête de coupe de la plaquette. De temps à autre, le métal de la pièce à usiner s’étale sur l’arête de coupe et exagère la taille apparente de la marque d’usure sur la plaquette.

Pour ralentir l’usure en dépouille normale, il est important d’employer la nuance de plaquette la plus résistante, qui ne s’écaille pas, et l’arête de coupe la plus douce pour réduire les efforts de coupe et les frictions.

L’usure en dépouille rapide, en revanche, n’est pas souhaitable, car elle réduit la durée de vie de l’outil et les 15 minutes de temps de coupe généralement souhaités ne seront pas atteintes. L’usure rapide se produit souvent lors de la coupe de matériaux abrasifs tels que les fontes ductiles, les alliages de silicium-aluminium, les alliages à haute température, les aciers inoxydables PH traités thermiquement, l’alliage de cuivre au béryllium et les alliages de carbure de tungstène, ainsi que des matériaux non métalliques tels que des fibres de verre, l’époxyde, les matières plastiques renforcées et la céramique. Les signes de l’usure en dépouille rapide ont le même aspect que l’usure normale. Pour corriger l’usure en dépouille rapide, il est essentiel de sélectionner une nuance de plaquette plus résistante à l’usure, plus dure ou revêtue de carbure, ou encore de s’assurer que le fluide de refroidissement est correctement appliqué. La réduction de la coupe est également très efficace, mais est contre-productive car elle affecte négativement les temps de cycle.

Formation de cratères

Survenant souvent au cours de l’usinage à grande vitesse d’alliages à base de fer ou titane, la formation de cratères est un problème de chaleur/chimique lié essentiellement à l’usure de la plaquette dans la zone où les copeaux de la pièce à usiner se forme. La combinaison d’usure de diffusion et d’abrasion provoque la formation de cratères. En présence de fer ou de titane, la chaleur dans le copeau de la pièce provoque une usure due à la diffusion de chaleur. , créant ainsi un « cratère » sur le haut de la plaquette. Il finira par devenir suffisamment conséquent pour que la face de du copeau de la plaquette s’écaille, se déforme ou éventuellement entraîne une usure de dépouille rapide.

Formation d’arêtes rapportées

Les arêtes rapportées se produisent lorsque des fragments de la pièce à usiner sont soudés par pression à l’arête de coupe, en raison d’une affinité chimique, à haute pression et à une température suffisante dans la zone de coupe. L’arête rapportée est susceptible de se détacher et d’emporter des morceaux de plaquette avec elle, provoquant l’écaillage et l’usure en dépouille rapide.

Ce mécanisme de rupture se produit généralement avec des matériaux collants, à faibles vitesses, avec des alliages haute température, des aciers inoxydables et des matériaux non ferreux et pendant des opérations de filetage et de perçage. Une arête rapportée est identifiable grâce à des changements irréguliers dans la taille ou la finition d’une pièce, ainsi que par l’apparition de matériaux brillants sur le dessus ou sur la face de dépouille de l’arête de la plaquette.

Les arêtes rapportées peuvent être contrôlées en augmentant les vitesses de coupe et les avances, en utilisant des plaquettes revêtues de nitrure (TiN), en appliquant du fluide de refroidissement correctement (en augmentant la concentration, par exemple), et en sélectionnant des plaquettes avec présentant des géométries à coupe douce et/ou des surfaces plus lisses.

Écaillage

L’écaillage provient de l’instabilité mécanique souvent créée par des configurations non rigides, des roulements défaillants ou des broches usées, des zones dures dans les matières premières ou une coupe interrompue. Cela se produit parfois à des moments inattendus comme pendant l’usinage des matériaux constitués de poudre où la porosité est délibérément laissée dans les pièces . Les inclusions dures dans la surface du matériau coupé et les coupes interrompues entraînent des concentrations d’efforts localisés et peuvent provoquer l’écaillage de la plaquette.

Dans ce type de mode d’usure , les copeaux situés le long de l’arête de coupe sont très visibles. La formation de l’écaillage peut être évitée en assurant une configuration adéquate de la machine-outil, en réduisant au maximum la flexion et vibrations, en utilisant des plaquettes rectifiées, en contrôlant la formation des arêtes rapportées, et en employant des nuances de plaquettes plus dures et/ou des géométries d’arête de coupe plus robustes.

Défaillance mécanique thermique

Une combinaison de fluctuations de températures rapides et des chocs mécaniques peuvent provoquer une usure mécanique thermique. Des fissures se forment le long de l’arête de coupe , ce qui entraîne l’arrachage des particules d’uure de carbure de la plaquette et la formation de l’écaillage.

L’usure mécanique thermique survient surtout lors du fraisage et parfois lors du tournage à coupe interrompue, pendant les opérations de surfaçage de grandes séries, et celles avec un flux de fluide de refroidissement intermittent. Les signes d’usure mécanique thermique se vérifient par la présence de plusieurs fissures perpendiculaires à l’arête de coupe. Il est important d’identifier ce mode d’usure avant le début de l’écaillage. Il est possible d’éviter cette usure mécanique thermique en utilisant correctement le fluide de refroidissement ou, mieux encore, à sec, en utilisant une nuance plus résistante aux chocs, à l’aide d’une géométrie de réduction de chaleur et en diminuant la vitesse d’avance.

Déformation de l’arête

Une chaleur excessive associée à un chargement mécanique est une source de déformation de l’arête. Une chaleur élevée est souvent rencontrée à des vitesses et des avances élevées ou dans l’usinage des aciers durs, des surfaces de travail écrouies et des alliages haute température. Une chaleur excessive provoque la malléabilité du liant de carbure ou du cobalt dans la plaquette. Un chargement mécanique se produit lorsque la pression de la plaquette contre la pièce à usiner déforme la plaquette ou provoque l’affaissement de sa pointe, conduisant à sa rupture ou à la formation d’usure en dépouille rapide.

Formation d’entailles

Les entailles se produisent quand la surface de pièce à usiner est abrasive dans la zone de coupe . Les surfaces forgées, oxydées, écrouies ou irrégulières peuvent provoquer la formation d’entailles. Alors que l’abrasion est la cause la plus commune, l’écaillage peut également se produire dans cette zone. La profondeur de passe sur une plaquette correspond souvent à un effort de résistance, ce qui la rend fragile aux chocs.

Ce mode d’usure devient visible lorsque des entailles et l’écaillage commencent à apparaître dans la zone de profondeur de passe . Pour empêcher la formation d’entailles, il est important de varier la profondeur de passe , d’utiliser un outil avec un angle d’attaque plus grand, d’augmenter les vitesses de coupe lors de l’usinage des alliages haute température, de réduire les vitesses d’avance et d’empêcher l’accumulation, en particulier dans l’acier inoxydable et les alliages haute température.

Rupture mécanique

La rupture mécanique d’une plaquette se produit lorsque l’effort de coupe imposée est supérieur à la résistance de la plaquette Tous les modes d’usure décrits dans cet article peuvent contribuer à la rupture. Il est possible d’éviter la rupture mécanique en corrigeant l’ensemble des autres modes d’usure en plus de l’usure en dépouille normale. L’utilisation d’une nuance plus résistante aux chocs, la sélection d’une géométrie de plaquette plus robute , à l’aide d’une plaquette plus épaisse, la réduction des vitesses d’avance et/ou de la profondeur de coupe, la vérification de la rigidité d’une entrée difficile sont toutes des actions correctives efficaces. Grâce à la connaissance de ces huit modes d’usure, vous pouvez augmenter la durée de vie de vos outils. Les avantages se caractérisent par : une augmentation de la productivité, l’amélioration et la cohérence de durée de vie de l’outil, une meilleure tolérance et apparence de la pièce, une baisse de l’usure et une diminution du risque des effets catastrophique pouvant stopper la production et endommager vos pièces.

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