FR3014005A1 - Plaquette de coupe d'outil - Google Patents

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Abstract

Plaquette de coupe brasée sur un corps d'outils de coupe (101) se composant d'un substrat métallique (11) en forme de plaquettes avec une surface de fixation au corps de l'outil, une couche (12) d'alliage de brasage haute température, une couche intermédiaire, une plaquette céramique (14). La couche d'alliage de brasage relie le support métallique (11) de la plaquette céramique (14) par l'intermédiaire de la couche métallique (13). Une couche de brasage basse température (16) relie la plaquette de coupe (1, 1') au corps d'outil (101).

Description

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte au domaine technique général des outils de coupe utilisés pour usiner ou découper du bois et/ou des matériaux composites à base de bois et dérivés.
L'invention concerne plus particulièrement un procédé de fabrication d'outils de coupe ainsi qu'un procédé de réparation de tels outils de coupe. La présente invention concerne également la fabrication d'inserts de coupe, fixés sur un corps d'outil.
Etat de la technique Les outils de coupe utilisés pour travailler des matières composites à base de bois ont des inserts souvent réalisés avec une poudre de diamant liée mécaniquement à un substrat, par exemple un carbure métallique. Les plaquettes de coupe sont ensuite découpées dans ce sous-ensemble, pour être ensuite brasées sur un corps d'outil. Le brasage est effectué à basse température et à pression atmosphérique en utilisant un alliage de brasage par exemple à base de cuivre et d'argent. On procède ensuite à un affûtage électrique, par exemple par électroérosion des plaquettes de coupe fixées sur le corps d'outil. Le coût relativement important de ces outils de coupe est principalement lié à l'utilisation de diamants. Cela se traduit obligatoirement par des coûts élevés de fabrication et de réparation de ces outils de coupe.
Il a été envisagé de remplacer les diamants par un autre matériau plus économique, dans la fabrication d'outils de coupe. Des essais ont été effectués avec des plaquettes de coupe réalisées à base de céramiques nitrurées, par exemple Si3N4. Pour effectuer un brasage de tels matériaux sur un corps d'outil en acier, un prétraitement est indis- pensable. En outre, le brasage doit obligatoirement s'effectuer dans un four sous vide, à des températures avoisinant 1000°C pendant une durée d'environ 10 à 15 minutes. La mise en oeuvre d'un tel brasage nécessite une installation complexe et onéreuse En outre, les matériaux céramiques utilisés présentent un coefficient de dilatation thermique très faible comparé à celui de l'acier, favorisant l'apparition de contraintes d'origine mécanique lors du refroidissement.
La température de brasage élevée peut provoquer par ail- leurs un détrempage de l'acier, conduisant à une altération des propriétés mécaniques du matériau et par conséquent de l'outil de coupe. Il convient de noter également que le brasage de toutes les plaquettes de coupe doit s'effectuer simultanément, ce qui implique de les maintenir sur le corps d'outil avec un outillage spécialement dé- veloppé pour chaque géométrie différente de l'outil. La réparation d'un tel outil est difficile à réaliser et chère dans la mesure où les plaquettes de coupe ne peuvent pas être débrayées individuellement.
On connaît également, par exemple par le document WO 00/15355, un autre procédé de fabrication d'un outil de coupe. Un tel outil de coupe comporte des plaquettes de coupe, en cermet, lesquelles sont fixées sur un corps d'outil, par exemple par brasage. Au préalable de l'opération de brasage, les surfaces destinées à être assem- blées à l'aide d'un alliage de brasage, sont nettoyées par électrolyse et traitées chimiquement. Un revêtement métallique est également effectué sur ces faces. Même si les exemples de mise en oeuvre décrits permettent d'effectuer un brasage à basse température et d'utiliser des alliages de brasage standards, il n'en demeure pas moins que ces exemples se basent d'une part sur des cermets adaptés à une électrolyse et d'autre part sur l'utilisation d'un traitement chimique des surfaces. Ces opérations sont longues et complexes à mettre en oeuvre. En outre, la fiabilité de la liaison entre la plaquette de coupe et le corps d'outil n'est maîtrisée que difficilement. En effet, la dissem- blance des propriétés physiques de la plaquette de coupe en cermet et du substrat, génère trop souvent une dilatation thermique différentielle pouvant favoriser la désolidarisation de la plaquette de coupe et endommager le matériau céramique. De même, la liaison obtenue à basse température entre le cermet et la couche métallique obtenue par dépôt électrolytique est peu satisfaisante, car à basse température le cermet n'absorbe pas le métal. La liaison obtenue avec la couche métallique est donc très faible. Il existe différents documents de l'état de la technique concernant le brasage d'éléments en céramique pour obtenir des com- posants d'outils. Il s'agit par exemple des documents suivants : PCT 2005/042572, US 3 667 099, EP 0129 314. Il existe également selon le document EP 0 104 063 un procédé de fabrication d'un élément en nitrure de bore, fixé à un support en carbure. Ce procédé concerne précisément un nitrure qui fait partie des céramiques non-oxydes et de plus, qui est en un composé formé à partir d'une poudre de cristaux agglomérés dans une matrice métallique ; il ne permet pas des applications à des outils de coupe pour des matériaux très abrasifs tels que du bois, notamment du bois reconstitué ou du composite à particules.
Un tel composé de nitrure de bore cubique, ne présente pas de difficultés particulières de brasage du fait même de sa nature composite. Le document US 3 667 099 décrit un procédé de brasage de pièce en nitrure de bore sur de l'acier en procédant par un brasage par une couche de cuivre pur sur un support en carbure de tungstène que, pour des raisons d'adaptation des coefficients de dilatation, on fixe ensuite par une brasure à basse température. Comme le document précédent, il s'agit de matériaux formés d'une poudre de cristaux de nitrures assemblés par des liants métalliques. Mais ces nitrures ne peuvent convenir pour des outils de coupe travaillant dans des condi- tions brutales d'usinage de matériaux très abrasifs. Il est également connu de réaliser des alliages de brasage de céramiques, utilisant un film de métal de plaquage appliqué sur la céramique avant le brasage avec un élément réactif tel que Ti, Hf, Va. Il s'agit, selon ce document, de réaliser une liaison étanche aux gaz entre un métal et une céramique, en évitant les difficultés liées aux défauts d'étanchéité que la dilatation peut provoquer. Toutes ces techniques connues concernent des nitrures et des cermets.
But de l'invention La présente invention a pour but de pallier les inconvé- nients de l'art antérieur en développant un outil de coupe ou d'usinage de bois et/ou de matériaux composites à base de bois, comportant des plaquettes de coupe en céramique d'oxydes, ayant les caractéristiques physiques nécessaires à l'usinage du bois : stabilité thermodynamique, dureté et homogénéité, entre autres. La présente invention a également pour but de dévelop- per un procédé de fabrication et de réparation d'outil de coupe ou d'usi- nage susceptible d'être mis en oeuvre de manière rapide et économique et notamment un procédé de fabrication d'inserts de coupe sous la forme de plaquettes de coupe en céramique d'oxydes solidaires d'un substrat métallique, et destinés à être fixés sur un corps d'outil. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention a pour objet une plaquette de coupe pour être brasée à un corps d'outil de coupe et ayant, superposés et assemblés, un substrat métallique en forme de plaquette avec une surface de fixation au corps de l'outil, une couche d'alliage de brasage haute température, une couche métallique intermédiaire, une plaquette céramique en alumine, en zircone yttriée ou en une combinaison de tels composés, la couche d'alliage de brasage reliant le support métallique à la plaquette céramique par l'intermédiaire de la couche métallique, l'alliage de brasage haute température est un alliage argent-cuivre à plus de 50 % en volume d'argent ou un alliage.
Suivant une caractéristique, le substrat métallique est re- lié à la couche d'alliage de brasage par l'intermédiaire d'une couche métallique. Suivant une autre caractéristique, le substrat métallique est en acier, en acier nickelé ou en carbure de tungstène de nuance spécifique. Suivant une autre caractéristique, la plaquette céramique est en alumine, en zircone, en zircone yttriée. Selon l'invention, l'alliage de brasage haute température est un alliage argent-cuivre Ag-Cu a plus de 50 `)/0 de volume d'argent Ag ou un alliage Ag-Cu avec ajout de Zn, Mn et Ni.
L'invention a également pour objet un outil de coupe composé d'un corps d'outil dont la surface active est garnie de plaquettes de coupe telles que définies ci-dessus, ces plaquettes de coupe étant reliées au corps d'outil par un alliage de brasage basse tempéra- ture. Cet outil est particulièrement avantageux car il permet de remplacer à l'unité, telle ou telle plaquette de coupe abîmée ou usée sans que ce remplacement ne débrase les autres dents non concernées par l'opération de maintenance, n'affecte l'intégrité physique des autres plaquettes de coupe non concernées par un remplacement. L'alliage de brasage basse température de l'outil de coupe selon l'invention est avantageusement un alliage argent-cuivre Ag-Cu ayant au moins 60 `)/0 en volume d'argent Ag. L'invention a également pour objet un procédé de fabrica- tion d'un outil de coupe comportant un corps métallique destiné à être monté sur une machine et au moins une plaquette de coupe solidaire du corps d'outil, consistant à fixer la plaquette de coupe sur le corps d'outil métallique, caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser une plaque réalisée avec au moins une céramique oxyde, choisie parmi une famille de nuances de céramique comprenant l'alumine sous forme alpha pure ou la zircone yttriée tétragonale pure, ou un composite alumine-zirconium yttrié partiellement stabilisée avec au moins 10%m de zircone, ou alumine-zircone pure non stabilisée avec au maximum 16%m de zircone ou un composite zircone-alumine avec au moins 20%m. d'alumine sous forme alpha et une plaque de substrat métallique pré- sentant sensiblement les mêmes dimensions que la plaque céramique, appliquer un premier alliage de brasage entre la plaque céramique et la plaque de substrat métallique réalisée avec un matériau choisi parmi le carbure de tungstène et l'acier, le carbure de tungstène composite avec au moins 10 %m de cobalt et l'acier (C45) nickelé, notamment à base d'acier (16MnCr15) ou l'acier (C45), et un dépôt une couche métallique entre la plaque céramique et le premier alliage de brasage ; braser la plaque céramique sur la plaque de substrat par brasage sous vide, à haute température, avec le premier alliage de brasage : l'alliage de bra- sage haute température est un alliage argent-cuivre à plus de 50 `)/0 en volume d'argent ou un alliage. Découper dans l'assemblage ainsi obtenu, les plaquettes de coupe, braser la plaquette de coupe sur le corps d'outil par brasage à pression atmosphérique, à basse température, avec un second alliage de brasage.
Selon une caractéristique du procédé de fabrication, au cours de l'étape b), on dépose une couche de matériau métallique sur une des faces de la plaque céramique et sur une des faces de la plaque de substrat, ces faces étant mises en contact avec le premier alliage de brasage.
Selon une autre caractéristique du procédé de fabrication le premier alliage de brasage est une feuille, et au cours de l'étape b), on dépose une couche de matériau métallique sur les deux faces de la feuille de premier alliage de brasage, ces deux faces étant respectivement mises en contact avec une des faces de la plaque céramique et une des faces de la plaque de substrat. Selon une autre caractéristique du procédé de fabrica- tion, la métallisation de l'étape b) consiste à appliquer une couche de peinture métallique. Selon une autre caractéristique on utilise un alliage ar- gent-cuivre comprenant moins de 60% d'argent en volume comme al- liage de brasage basse température. Selon une caractéristique le brasage sous vide de l'étape c) à haute température, se fait à une température comprise entre 760°C et 820°C.
Selon un exemple de mise en oeuvre, le brasage à pres- sion atmosphérique de l'étape e), se fait à une température comprise entre 560°C et 620°C. Le procédé de fabrication conforme à l'invention utilise un flux de brasage pour traiter les faces correspondantes préalablement au brasage à pression atmosphérique. Selon un exemple de mise en oeuvre, on affûte mécani- quement les plaquettes de coupe fixées sur le corps d'outil, en utilisant une meule abrasive. L'invention a également pour objet un procédé de répara- tion d'un outil de coupe obtenu selon le procédé de fabrication précé- demment décrit, pour remplacer une plaquette de coupe détériorée, caractérisé en ce qu'il consiste à : - chauffer localement, à la pression atmosphérique, l'outil pour détruire la brasure entre le substrat de la plaquette de coupe détériorée et le corps d'outil ; et - fixer un nouvel insert de coupe sur le corps d'outil à brasage local, à pression atmosphérique et à basse température, en utilisant le second alliage de brasage pour solidariser le substrat de la nouvelle plaquette de coupe au corps d'outil.
Selon une caractéristique le chauffage de l'outil de coupe se fait localement par induction électromagnétique. L'invention a également pour objet un procédé de fabrica- tion d'une plaquette de coupe à base d'un matériau céramique oxyde, destinée à être solidarisée à un corps métallique pour former un outil de coupe ou d'usinage, caractérisé en ce qu'il consiste à: a') utiliser une plaque céramique et une plaque de substrat métallique sensiblement de mêmes dimensions, b') relier avec un premier alliage de brasage la plaque céramique et la plaque de substrat métallique, et avec un dépôt d'au moins une couche de matériau métallique au moins entre la plaque céramique et le premier alliage de brasage, c') fixer la plaque céramique sur la plaque de substrat par brasage sous vide et à haute température, en utilisant le premier alliage de brasage ; et d') découper dans l'assemblage ainsi obtenu, au moins un insert cons- titué de la plaquette de coupe recouverte par le substrat sur l'intégralité de l'une de ses faces. Selon une caractéristique du procédé de fabrication on découpe la plaquette de coupe en utilisant un jet d'eau à haute pres- sion, un laser ou un disque abrasif au diamant. Sur un outil réalisé selon l'invention, on peut facilement remplacer une plaquette de coupe usée ou détériorée. Les liaisons des autres plaquettes de coupe ne sont pas altérées car l'étape de réparation est effectuée localement et à basse température. La réparation et la maintenance sont effectuées à température ambiante et à pression at- mosphérique, sans nécessiter d'installations spécifiques telles qu'un four ou une installation pour créer un vide. Il en résulte un coût de maintenance substantiellement diminué. Les contraintes liées à une dilatation thermique différen- tielle sont minimales, d'où une durée de vie accrue pour les liaisons entre les plaquettes de coupe et le corps d'outil. La fixation des inserts de coupe sur le corps d'outil effec- tuée à basse température réduit le risque de détrempage du corps d'outil.
Contrairement à toute attente, les bords usinés obtenus avec les outils selon l'invention, sont suffisamment précis et rectilignes en termes de qualité de surface et de résultat d'usinage, en particulier sur des pièces usinées en matériau composite à base de bois. En outre, les réparateurs d'outils ne sont pas obligés de s'équiper avec un four à haute température et produisant un vide. Il leur suffit de s'approvisionner en assemblages de plaques céramique-substrat, lesquels seront ensuite découpés. Le remplacement de plusieurs plaquettes de coupe dété- riorées sur un outil selon l'invention est effectué individuellement et successivement en utilisant par exemple un même moyen de maintien du genre bras robotisé. Un outil de forme complexe peut ainsi être réparé de manière tout aussi économique qu'un outil de forme simple. La liaison obtenue par brasage à haute température sous vide est plus indiquée pour lier des matériaux dissemblables tels qu'un matériau céramique et un substrat métallique. Il devient alors possible de choisir un matériau céramique parmi un grand nombre de nuances de céramiques oxydes. Ainsi, des nuances de céramiques oxydes qui ne pour- raient pas être fixées sur un corps d'outil par une opération de brasage à basse température, pourraient l'être avec le substrat intermédiaire, grâce à l'opération de brasage à haute température. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'exemples de plaquettes de coupe selon l'invention, d'outils équipés de telles plaquettes et d'un procédé de réali- sation de plaquettes de coupe, d'outils de coupe et de remplacement d'une plaquette de coupe usée sur un outil, représenté dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe schématique à échelle agrandie d'un premier mode de réalisation d'une plaquette de coupe selon l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe analogue à celle de la figure 1 d'une variante de réalisation d'une plaquette de coupe, - la figure 3 est une vue en coupe d'un outil équipé de plaquette de coupe selon l'invention, - la figure 4 est une représentation schématique d'un exemple d'outil de coupe, selon à l'invention ; - la figure 5 est une vue en plan d'une lame de scie selon l'invention ; - la figure 6 est une vue en coupe axiale d'une fraise de finition selon l'invention; - la figure 7 est une vue en plan d'un déchiqueteur selon l'invention comportant deux types de plaquettes de coupe de taille et de dimensions différentes ; et - la figure 8 est une vue en plan d'une fraise à défoncer selon l'inven- tion. - les figures 9-11 illustrent schématiquement les étapes successives du procédé de fabrication de plaquettes de coupe conforme à l'invention ; Description de modes de réalisation Selon la figure 1, l'invention a pour objet une plaquette de coupe 1 représentée schématiquement et à échelle très agrandie, en coupe. La direction D est celle de l'épaisseur de la plaquette 1. La plaquette 1 se compose d'un substrat métallique 11 ayant une surface de fixation 1 la pour fixer la plaquette 1 au corps de l'outil de coupe et une surface de brasage 1 lb. La surface de brasage 1 lb est couverte par une couche d'alliage de brasage haute température 12 elle-même couverte ou reliée à une plaquette céramique 14 par l'intermédiaire d'une couche métallique 13. L'ensemble de ces éléments 11, 12, 13, 14, assemblés par brasage a une forme sensiblement parallélépipédique, la plaquette céramique 14 couvrant la surface du substrat métallique 11. L'une ou plusieurs faces de la plaquette de coupe 1 sont affutés, le cas échéant (la surface affutée portant à titre d'exemple la référence la). La figure 2 est une vue en coupe analogue à celle de la fi- gure 1 d'une variante de plaquette de coupe l' qui ne diffère de la pla- n guette 1 de la figure 1 que par la présence d'une seconde couche métallique 15 entre la surface de fixation 1 la du substrat métallique 11 et la couche d'alliage de brasage haute température 12. Les autres éléments sont identiques ou analogues à ceux de la figure 1 et portent les mêmes références. Leur description ne sera pas reprise. 10 Le substrat métallique 11 est une plaquette en acier, en acier C45 nickelé, en carbure de tungstène WC-Co. La couche d'alliage de brasage haute température 12 est un alliage argent-cuivre Ag-Cu ayant une teneur en argent supérieure à 50 `)/0 en volume ou encore un alliage 49Ag 27,5Cu 20,5Zn 2,5Mn 0,5Ni. 15 Il peut s'agir d'un alliage Ag-Cu avec ajout de Zn, Mn et Ni. La plaquette céramique 14 est en alumine cc-A1203 ou en zircone yttriée 3Y-ZrO2. La figure 3 montre très schématiquement et en section à échelle très agrandie, un outil de coupe 100 à l'emplacement 102 de la 20 plaquette de coupe 1. Cet outil 100 comporte plusieurs ou de nom- breuses plaquettes de coupe suivant le travail à faire avec l'outil 100. Les plaquettes de coupe 1, l' sont de dimensions identiques ou différentes. Les plaquettes de coupe 1, l' sont reliées au corps 101 de l'outil de coupe 100 à des emplacements 102 par une brasure à l'aide d'une 25 couche d'alliage de brasage basse température 16. Cet alliage de bra- sage basse température 16 est un alliage argent-cuivre Ag-Cu ayant au moins 60 `)/0 en volume d'argent Ag. Les plaquettes 1, l' sont obtenues par la découpe de plaques de dimensions plus grandes ayant la même structure en 30 couche que les plaquettes 1, l' décrites ci-dessus et dont le procédé de fabrication sera décrit à l'aide des figures 9 à 11. La figure 4 montre un outil 110 en forme de fraise, d'axe xx dont le corps cylindrique 111 est muni de plaquettes de coupe 112 selon l'invention. Ces plaquettes de coupe 112 sont de forme rectangu- 35 laire ou carrée analogues aux plaquettes 1, l' des figures 1-3. Seules sont représentées deux plaquettes alors qu'en réalité le corps 111 de l'outil comporte plusieurs plaquettes 112 réparties régulièrement en périphérie mais également dans la direction de l'axe de rotation xx, par exemple par une disposition en quinconce d'une couronne de plaquettes à l'autre, pour régulariser et densifier la répartition périphérique des plaquettes et donner à la fraise 110 une hauteur de H1 correspondant à la longueur axiale de répartition des plaquettes 112. Les plaquettes 112 sont reliées au corps 111 par une brasure comme celle de la figure 3 faite à l'aide d'un alliage de brasure basse température permettant le débrasage local d'une plaquette de coupe 112, abimée et son remplacement par une plaquette neuve 112 qui sera fixée par brasage local. La figure 5 est une vue en plan d'un disque de scie circu- laire 120 formé d'un corps 121 avec un orifice de fixation 122 et des dents périphériques 123 munies chacune d'une plaquette de coupe 124. Ces plaquettes 124 sont fixées aux dents 123 par des brasures basse température selon l'invention, permettant un brasage/débrasage local. La figure 6 montre une vue en coupe axiale (axe xx) d'une fraise 130, par exemple une fraise de finition formée d'un moyeu 131 muni d'un alésage 132 pour son installation sur un arbre de machine. Le moyeu 131 porte un empilage de disques de fraise 133-1, 133-2, 133-3 séparés par des cales 134-1, 134-2 en fonction de l'application, c'est-à-dire par exemple de l'épaisseur de la plaque ou de la planche à usiner avec la fraise.
Les disques 133-1, 133-2, 133-3 sont analogues à des disques de scie, munis de dents périphériques 135 ayant chacune une plaquette de coupe 136. Les disques 131-1, 131-2, 131-3 sont, sauf exception, identiques, bloqués en rotation autour de l'axe xx et de préférence décalés angulairement les uns des autres autour de l'axe xx pour que cette fraise soit aussi équilibrée que possible en rotation autour de son axe. L'assemblage ainsi formé est bloqué par des moyens de liaison non représentés. La fraise de finition 130 installée sur l'arbre de la ma- chine ne travaille qu'avec un disque de fraise à la fois. La fraise est posi- tionnée pour que le disque de fraise soit mis en position active par le déplacement de l'arbre le long de l'axe xx. Une fois les plaquettes 136 du disque de fraise (133-n) usées, l'arbre est déplacé longitudinalement suivant son axe xx, d'un incrément pour positionner un autre disque 133-n à l'emplacement approprié et travailler avec ce disque et ainsi de suite jusqu'à ce que tous les disques (ou leur plaquette de coupe) soient usés. Ce n'est qu'à ce moment que la fraise est remplacée par une nouvelle fraise, affûtée. La figure 7 montre un autre outil 140 tel qu'un outil de déchiquetage 140 analogue à un disque de scie circulaire. Cet outil 140 a un corps 141 avec un orifice de montage 142 et des lumières 143 de blocage en rotation. La périphérie du corps porte un grand nombre de dents 144 munies de deux séries de plaquettes de coupe 145a, 145b de tailles différentes.
Ces plaquettes de coupe 145a, 145b sont fixées aux dents 144 par des brasures basse température facilitant non seulement la fabrication mais aussi les réparations de dents abimées ou enlevées pour les remplacer par des plaquettes neuves. La figure 8 est une vue en plan d'une fraise à défoncer 150 formée d'un corps 151 à trois dents 152 munie chacune d'une pla- quette de coupe 153 fixée par une brasure basse température. En résumé, les figures 5 à 8 représentent de manière schématique l'outil de coupe qui selon l'invention, est une lame de scie circulaire 120, une lame à rainer, une fraise de finition 130, un déchi- queteur 140, une fraise à défoncer 150, un outil de fraisage à alésage, un outil de fraisage à queue, une mèche, ou tout autre outil pour travailler le bois ou des matériaux composites, par enlèvement de matière. Un même outil de coupe peut comporter plusieurs plaquettes encore appelées inserts, brasés sur le corps d'outil selon des angles et des positions propres à l'application d'outil. Un même outil de coupe peut comporter des plaquettes ou inserts 1, l' de compositions différentes ou de dimensions différentes comme cela est représenté sur la figure 7 qui peuvent être tous brasés sur le corps d'outil 141 au cours d'une même étape, ou au cours de deux étapes de brasage successives. Dans ce dernier cas, le premier brasage est effectué à une première température adaptée à un insert d'une composition donnée, tandis que le second brasage est effectué à une autre température adaptée à un insert présentant une autre composition, cette seconde température étant inférieure à la première pour ne pas détériorer le brasage précédent. Les figures 9 à 11 représentent différentes étapes de fabrication d'une plaquette de coupe 1, l' pour un corps d'outil métallique destiné à être monté sur une machine et au moins une plaquette de coupe solidaire du corps d'outil.
Pour la description du procédé dont les étapes sont schématisées aux figures 9 à 11, on fera également référence aux figures 1 à 3 très simplifiées pour les éléments de la structure de la plaquette de coupe 1, 1'. Les références numériques de ces éléments seront reprises suivies du suffixe A pour les besoins de la description sans que ces références ne seront pas toutes reportées sur les figures 9 à 11. Ainsi, la plaque métallique du substrat portera la référence 11A, la plaque céramique portera la référence 14A, l'alliage de brasage haute température portera la référence 12A, la première couche de métallisation la référence 13A et la seconde couche de métallisation la référence 15A. Les différentes parties ont leur référence affectée du suffixe A puisqu'il s'agit des éléments de composition que l'on trouve ensuite dans les plaquettes de coupe 1, 1'. Ces plaquettes sont encore appelées « inserts » puisque ces plaquettes de coupe sont fixées au corps d'outil 101 par des brasures 16.
Dans une première étape a) (figure 9), on utilise une plaque céramique 14A et une plaque de substrat métallique 11A sensiblement de mêmes dimensions. La plaque céramique 14A est préférentiellement réalisée avec au moins une nuance de céramique oxyde, choisie parmi une fa- mille de nuances de céramique comprenant l'alumine cc-A1203, et la zir- cone yttriée 3Y- ZrO2 ou un mélange de telles nuances de céramique oxydes. La plaque de substrat métallique 11A est préférentielle- ment réalisée avec un matériau choisi parmi le carbure de tungstène et l'acier et notamment le carbure de tungstène WC- Co et l'acier C45 nickelé. La plaque céramique 14A et la plaque de substrat métal- lique 11A ont de préférence chacune une épaisseur comprise entre 0,5 et 5 millimètres, et plus préférentiellement une épaisseur d'environ 3 millimètres. Au cours d'une seconde étape b), une couche d'un maté- riau métallique est déposée entre la plaque céramique 21 et un premier alliage de brasage qui sera utilisé au cours d'une étape de brasage ulté- rieure c). Cette couche de matériau métallique est déposée au moins sur une des faces en contact lors de l'étape c). De même, au cours de la seconde étape b), une couche d'un matériau métallique est déposée entre la plaque de substrat métallique 11A et le premier alliage de brasage 15A.
Comme précédemment, cette couche de matériau métal- lique est déposée au moins sur une des faces venant en contact lors de l'étape c). Ces couches de métallisation permettent une meilleure liaison avec l'alliage de brasage pour la plaque céramique 14A et la plaque de substrat métallique 11A. Le dépôt de ce matériau métallique, préférentiellement sous la forme d'une peinture, est effectué par tous moyens connus. Selon une variante de mise en oeuvre, au cours de la se- conde étape b), la plaque céramique 14A est revêtue sur une de ses faces 6 avec une couche d'un matériau métallique à des fins de métalli- sation de même que l'une des faces de la plaque de substrat métallique 11A. Selon une autre variante de mise en oeuvre, dans le cas de l'alliage de brasage sous la forme d'une feuille métallique, au cours de la seconde étape b), cette feuille d'alliage de brasage est revêtue sur ses deux faces avec une couche d'un matériau métallique à des fins de métallisation. Selon une autre variante, dans le cas où l'alliage de bra- sage qui sera utilisé au cours du brasage de la troisième étape se pré- sente sous la forme d'une feuille métallique, au cours de la seconde étape b ), cette feuille d'alliage de brasage peut être revêtue sur une de ses faces avec une couche d'un matériau métallique à des fins de métallisation, tandis que la plaque céramique 14A ou la plaque de substrat métallique 11A prévue pour être en contact avec la face non-métallisée de ladite feuille d'alliage de brasage peut également être revêtue sur une de ses faces ou avec une couche d'un matériau métallique. Au cours d'une troisième étape représentée sur la figure 10, on fixe la plaque céramique 14A sur la plaque de substrat 11A par brasage sous vide et à haute température. Ce brasage est effectué au moyen d'un alliage de brasage haute température 15A, par exemple un alliage argent-cuivre comprenant préférentiellement plus de 50% d'argent en volume ou un alliage à base d'argent-indium-titane. Le brasage sous vide à haute température, est par exemple fait à une température comprise entre 760°C et 820°C.
Au cours d'une quatrième étape représentée sur la figure 11, on découpe dans l'assemblage 20 ainsi obtenu, une plaquette de coupe 1, l', recouverte par le substrat 11 sur l'intégralité de l'une de ses faces. Cette découpe est effectuée au moyen d'un jet d'eau sous pression, d'un laser ou d'un disque diamanté.
Au cours d'une étape intermédiaire, la plaquette 1, l' est rectifié par enlèvement de matière, notamment pour affûter la plaquette de coupe 3, donner un angle d'inclinaison à la face supérieure de la plaquette céramique 14, et/ou réduire au moins une dimension de la plaquette 1, 1'. Après rectification, la plaquette 1, l' présente une épais- seur comprise de préférence entre 0,5 et 5 millimètres, et plus préféren- tiellement une épaisseur d'environ 3 millimètres. Au cours d'une cinquième étape représentée sur la figure 11, on fixe la plaquette 1, l' sur le corps d'outil 101 par brasage à pression atmosphérique, à basse température, pour solidariser le substrat 11 au corps d'outil 101. Ce brasage est effectué au moyen de l'alliage de brasage basse température, par exemple un alliage argent-cuivre comprenant préférentiellement moins de 60 `)/0 d'argent en volume, à pression atmosphérique et à basse température par exemple comprise entre 560°C et 620°C.
Dans le domaine du brasage, on considère comme basse une température inférieure à 650°C et comme haute, une température supérieure à 750°C. Cette opération ne nécessite pas de métallisation préa- lable des surfaces à braser, mais on peut utiliser un flux de brasage pour traiter les faces correspondantes avant le brasage à pression atmosphérique. En effet, habituellement, le corps d'outil 101 est par exemple à base d'acier 16MnCr5 ou d'acier C45, susceptible de s'oxyder, ce qui est préjudiciable au brasage. La fine couche d'oxyde peut être retirée avant le brasage par un limage et passage d'un flux ; ce dé- capant peut être appliqué par badigeonnage. Dans une dernière étape éventuelle, la fabrication d'un outil de coupe 100 est un affûtage mécanique des plaquettes de coupe l', l' fixées sur le corps d'outil 101, en utilisant par exemple une meule abrasive. L'invention concerne également un procédé de réparation d'un outil de coupe 100 obtenu selon le procédé de fabrication décrit précédemment. Ce procédé de réparation consiste en un premier temps à chauffer localement, à la pression atmosphérique, l'outil 100 pour dé- truire la brasure 16 entre le substrat 11 de la plaquette de coupe 1, l' détériorée et le corps d'outil 102, puis à fixer une nouvelle plaquette de coupe 1, l' sur le corps d'outil 102 à l'aide d'un brasage local, à pression atmosphérique et à basse température. On utilise l'alliage de bra- sage basse température 16 pour solidariser le substrat 11 de la nouvelle plaquette de coupe 1, l' au corps d'outil 102. Le chauffage local de l'outil de coupe 100 est préférentiellement effectué par induction électromagnétique. A titre d'illustration, des exemples de mise en oeuvre de procédés de fabrication d'un outil de coupe 100 selon l'invention sont donnés ci- après. Exemple 1 : Une plaque de céramique composée de 100% d'alumine cc-A1203 est revêtue sur une de ses faces avec une couche de peinture métallique.
Une plaque métallique de carbure de tungstène WC-Co avec au moins 30 %m de Co de mêmes dimensions est également revêtue sur une de ses faces avec une couche de peinture métallique. La face métallisée de la plaque céramique est alors fixée sous vide et à 810°C sur la face métallisée de la plaque métallique de carbure de tungstène à l'aide d'une opération de brasage. Ce brasage est effectué au moyen d'un alliage d'apport argent-cuivre comprenant plus de 50% d'argent et notamment 72 `)/0 de Ag en volume. L'assemblage ainsi obtenu est alors découpé en inserts de coupe au moyen d'un jet d'eau sous pression, d'un laser ou d'un disque diamanté. Des inserts comportant chacun une plaquette de coupe sont alors solidarisés par leur substrat au corps d'outil au moyen d'un brasage à pression atmosphérique et à une température comprise entre 560°C et 620°C. Ce brasage est effectué sur un inducteur électromagné- tique au moyen d'un alliage d'apport argent-cuivre comprenant moins de 60% d'argent en volume. Exemple 2 : Une plaque de céramique composée de 100 % de zircone yttriée 3Y-Zr02 est revêtue sur une de ses faces avec une couche de peinture métallique. Une plaque métallique d'acier C45 nickelé de mêmes di- mensions est également revêtue sur une de ses faces avec une couche de peinture métallique.
La face métallisée de la plaque céramique est alors fixée sous vide à 780°C sur la face métallisée de la plaque métallique d'acier par brasage effectué au moyen alliage de brasage argent-cuivre comprenant plus de 50% d'argent en volume. L'assemblage ainsi obtenu est ensuite découpé en inserts de coupe au moyen d'un jet d'eau sous pression, d'un laser ou d'un disque diamanté.
15 Des inserts comportant chacun une plaquette de coupe sont alors solidarisés par leur substrat au corps d'outil par brasage à pression atmosphérique et à une température comprise entre 560°C et 620°C. Ce brasage est effectué sur un inducteur électromagnétique au moyen d'un alliage de brasage argent-cuivre comprenant moins de 60% d'argent en volume. Exemple 3 : On utilise une plaque de céramique composée de 90% d'alumine cc-A1203 et de 10 `)/0 de zircone Zr02 revêtue sur une de ses faces avec une couche de peinture métallique et une plaque métallique de tungstène WC-30Co de mêmes dimensions avec sur une de ses faces une couche de peinture métallique. La face métallisée de la plaque céramique est alors fixée sous vide à 800°C sur la face métallisée de la plaque métallique de tungstène par brasage effectué au moyen un alliage argent-cuivre comprenant plus de 50% d'argent en volume. L'assemblage ainsi obtenu est découpé en inserts de coupe au moyen d'un jet d'eau sous pression, d'un laser ou d'un disque diamanté. Des inserts comportant chacun une plaquette de coupe sont ensuite solidarisés par leur substrat au corps d'outil par brasage à pression atmosphérique et à une température comprise entre 560°C et 620°C. Ce brasage est effectué sur un inducteur électromagnétique au moyen d'un alliage d'apport argent-cuivre comprenant moins de 60% d'argent en volume.
19 NOMENCLATURE 1 Plaquette de coupe la Surface non affutée lb Surface non affutée 11 Substrat métallique 1 la Surface de brasage 1 lb Surface de fixation 12 Alliage de brasage haute température 13 Couche métallique Couche métallique 16 Alliage de brasage basse température 11A Plaque métallique 12A Feuille d'alliage de brasage haute température 15 13A Couche métallique 14A Plaque céramique 15A Couche métallique Assemblage 100 Outil de coupe 20 101 Corps de l'outil 102 Emplacement d'une plaquette de coupe 1, l' 110 Fraise 111 Corps 112 Plaquette de coupe 120 Disque de scie circulaire 121 Corps 122 Orifice de fixation 123 Dent périphérique 124 Plaquette de coupe 130 Fraise de finition 131 Moyeu 132 Alésage 133_1, 133_2, 133_3 Disques de fraise 134_1, 134_2 Cales 135 Dent périphérique 136 Plaquette de coupe 140 Outil de déchiquetage 141 Corps 142 Orifice de montage 143 Lumière de blocage en rotation 144 Dent 145a, 145b Plaquettes de coupe 150 Fraise à défoncer 151 Corps 152 Dent 153 Plaquette de coupe D Direction de l'épaisseur de la plaquette de coupe H1 Hauteur de travail xx Axe de l'outil

Claims (4)

  1. REVENDICATIONS1°) Plaquette de coupe pour être brasée à un corps d'outil de coupe pour le travail de matériaux composites à base de bois et ayant, superposés et assemblés, - un substrat métallique (11) en forme de plaquette avec une surface de fixation (11a) au corps de l'outil, - une couche (12) d'alliage de brasage haute température, - une couche métallique (13) intermédiaire, une plaquette céramique (14) en alumine (A1203), en zircone yttriée (3Y-ZrO2) ou en une combinaison de tels composés, - la couche d'alliage de brasage (12) reliant le support métallique (11) à la plaquette céramique par l'intermédiaire de la couche métallique (13), et - l'alliage de brasage haute température (12) est un alliage argent- cuivre (Ag-Cu) à plus de 50 % en volume d'argent (Ag) ou un alliage (Ag-Ind-Ti).
  2. 2°) Plaquette de coupe selon la revendication 1, caractérisée en ce que le substrat métallique (11) est relié à la couche d'alliage de brasage (12) par l'intermédiaire d'une couche métallique (15), notamment à base de Ti.
  3. 3°) Plaquette de coupe selon la revendication 1, caractérisée en ce que le substrat métallique (11) est en acier, en acier (C45) nickelé ou en carbure de tungstène (WC-Co).
  4. 4°) Outil de coupe composé d'un corps d'outil (101) dont la surface ac- tive est garnie de plaquettes de coupe selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 3, outil caractérisé en ce que les plaquettes de coupe (1, 1') sont reliées au corps d'outil (101) par un alliage de brasage basse température (16).355°) Outil de coupe selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'alliage de brasage de basse température est un alliage argent-cuivre (Ag-Cu) ayant au moins 60 `)/0 en volume d'argent (Ag). 6°) Procédé de fabrication d'un outil de coupe pour le travail de matériaux composites à base de bois comportant un corps métallique destiné à être monté sur une machine et au moins une plaquette de coupe (1, 1') solidaire du corps d'outil, consistant à fixer la plaquette de coupe sur le corps d'outil métallique, caractérisé en ce qu'il consiste à: a) utiliser une plaque réalisée en au moins une nuance de céramique oxyde, choisie parmi une famille de nuances de céramique comprenant l'alumine (A1203) ou la zircone yttriée (3Y-ZrO2) ou un mélange de nuances de céramique oxydes choisies parmi l'alumine (A1203), la zircone (ZrO2) et la zircone yttriée (3Y-ZrO2), (14A) et une plaque de substrat métallique (11A) présentant sensiblement les mêmes dimensions que la plaque céramique (14A), b) appliquer un premier alliage de brasage (12A) entre la plaque céramique (14A) et la plaque de substrat métallique (11A), est réalisée avec un matériau choisi parmi le carbure de tungstène, l'acier, le carbure de tungstène (WC-Co) composite WC-XCo (avec X',30 `)/0 Co) et l'acier (C45) nickelé notamment à base d'acier (16MnCr5) ou d'acier (C45), et le dépôt d'une couche métallique entre la plaque céramique (14A) et le premier alliage de brasage ; c) braser la plaque céramique (14A) sur la plaque de substrat (11A) par brasage sous vide, à haute température, avec le premier alliage de brasage, l'alliage de brasage haute température (12) étant un alliage argent-cuivre (Ag-Cu) à plus de 50 `)/0 en volume d'argent (Ag) ou un alliage (Ag-Ind-Ti). d) découper dans l'assemblage (20) ainsi obtenu, les plaquettes de coupe (1, 1'), e) braser la plaquette de coupe (1, 1') sur le corps d'outil par brasage à pression atmosphérique, à basse température, avec un second alliage de brasage.357°) Procédé de fabrication selon la revendication 6, caractérisé en ce qu' au cours de l'étape b), une couche métallique (13A, 15A) est déposée sur une des faces de la plaque céramique (14A) et sur une des faces de la plaque de substrat (11A), ces faces étant en contact avec l'alliage de brasage haute température (12A). 8°) Procédé de fabrication selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'alliage de brasage haute température (12A) est sous la forme d'une feuille, et au cours de l'étape b), une couche métallique (13A, 15A) est déposée sur les deux faces de la feuille d'alliage de brasage (12A), ces deux faces étant respectivement en contact avec une des faces (6) de la plaque céramique (14A) et une des faces de la plaque de substrat (11A). 9°) Procédé de fabrication selon la revendication 6, caractérisé en ce que la métallisation sous l'étape b) consiste à appliquer une couche de peinture métallique, notamment à base de Ti. 10°) Procédé de fabrication selon la revendication 6, caractérisé en ce qu' le brasage sous vide de l'étape c) est fait à haute température comprise entre 760°C et 820°C et le brasage à pression atmosphérique de l'étape e), est fait à une température comprise entre 560°C et 620°C. 11°) Procédé de fabrication selon la revendication 6, caractérisé en ce qu' avec un flux de brasage, on traite les faces avant le brasage à pression atmosphérique. 12°) Procédé de fabrication selon la revendication 6, caractérisé en ce qu' on affûte les plaquettes de coupe (1, 1') fixées sur le corps d'outil (2), en utilisant une meule abrasive.13°) Procédé de réparation d'un outil de coupe (1) obtenu selon le procédé de fabrication conforme à l'une quelconque des revendications 4 à 12 en remplaçant une plaquette de coupe (3) détériorée, caractérisé en ce qu'il consiste à: chauffer localement, à la pression atmosphérique, l'outil pour dé- truire la brasure (12) entre le substrat (11) de la plaquette (1, 1') détériorée et le corps d'outil; et fixer une nouvelle plaquette de coupe (1, 1') sur le corps d'outil par brasage local, à pression atmosphérique et à basse température, avec le second alliage de brasage (16) pour solidariser le substrat (11) de la nouvelle plaquette de coupe (1, 1') au corps d'outil et notamment qu'il consiste à chauffer l'outil de coupe (1) localement par induction électromagnétique pour débraser/braser.15
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