Certains vecteurs de changement en matière de technologies d'usinage des métaux, notamment la nécessité de réduire la consommation de fluides de coupe et la protection de l'environnement, ont entraîné l'apparition de l'usinage des pièces à haute vitesse. Ce changement nécessite cependant des outils de coupe adaptés aux nouvelles conditions d'usinage.

 

Le principal objectif des fabricants d'outils de coupe métallique a été d'améliorer l'efficacité et la précision des processus d'usinage des métaux, et ce à moindres coûts. À cette fin, ils collaborent avec leurs clients et les développeurs de pièces non traditionnelles haute performance afin d'appliquer les connaissances nécessaires à l'optimisation des technologies de fabrication des outils.

L'objectif du projet de recherche HIPERCUT, financé par la Commission européenne, consistait à développer de nouveaux revêtements pour les outils à formes complexes susceptibles d'être utilisés dans l'usinage à haute vitesse. La combinaison des propriétés chimiques, thermiques et tribologiques exceptionnelles du nitrure de bore cubique et hexagonal, du diamant, du graphite et du carbone pure a entraîné des recherches intensives sur les composés bore-carbone-nitrure (B-C-N).

Les chercheurs de l'Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (Espagne) ont émis l'hypothèse que des pellicules B-C-N auraient un fort coefficient d'adhésion et de résistance à l'oxydation à hautes températures. Pour obtenir des composés B-C-N sous forme de pellicule, différentes techniques de déposition par vapeur physique (PVD) ont été utilisées. Pour le changement de phase solide/vapeur, le bombardement de la cible à l'aide d'ions à haute énergie s'est révélé constituer une méthode efficace de production de vapeur sans chauffage.

La technique de déposition assistée par faisceau ionique (IBAD en anglais) a permis de contrôler les paramètres de bombardement. Plus précisément, des sources indépendantes de bore (B) et de carbone (C) ont été associées à des ions azote (N) pour permettre un contrôle complet de la composition et de la structure d'assemblage de composés B-C-N ternaires. L'accroissement du flux de C lors de l'évaporation a donné lieu à une augmentation de contenu en C dans la pellicule. D'où, par ailleurs, une transformation de la structure d'assemblage d'une configuration de type hexagonal à une structure similaire à celle du diamant.

Plusieurs échantillons à fort contenu en carbone ont été préparés pour des expériences de nanoindentation, lesquelles ont révélé une diminution du taux d'usure avec l'introduction de carbone dans la pellicule. L'avantage des pellicules BCxN sur les pellicules ta-C (carbone amorphe tétraédrique) et les autres pellicules se traduit par l'absence de tension interne, car aucune preuve de délaminage n'est apparue, même pour une épaisseur de pellicule supérieure à 1µm. Parmi leurs propriétés mécaniques figurent des modules de dureté et de résistance élastique d'environ 20Gpa et 200Gpa respectivement, ce qui laisse augurer de possibles applications industrielles à l'avenir.

Source et rédaction: achats-industriels.com