Guide complet : Outils à revêtement diamant CVD pour l’usinage des alliages d’aluminium
1. Principaux défis de l'usinage de l'aluminium
Les alliages d'aluminium sont largement utilisés dans les carters de véhicules à énergies nouvelles, les structures aérospatiales et les dissipateurs thermiques pour véhicules électriques. On distingue l'aluminium à faible teneur en silicium (Si < 8 %) et l'aluminium moulé sous pression à haute teneur en silicium (Si 10 % à 30 %). Les outils de coupe en carbure non revêtus et revêtus de TiAlN présentent trois défauts majeurs :
- L'aluminium présente une ductilité élevée, mais les bords rapportés (BUE) se forment facilement sous l'effet de la chaleur de coupe, provoquant des bavures, des rayures et une mauvaise finition miroir ;
- Les particules de silicium libres à l'intérieur de l'aluminium à haute teneur en silicium atteignent une dureté de 1000 HV, l'usure abrasive sévère émousse les bords en carbure réguliers en un temps de traitement court ;
- La mauvaise dissipation de chaleur des outils de coupe standard entraîne une déformation thermique des pièces en aluminium à parois minces et une tolérance dimensionnelle instable en production de masse.
2. Principaux avantages du revêtement diamant CVD pour l'aluminium
- Anti-adhérence avec un frottement ultra-faible : le coefficient de frottement entre le film de diamant et l’aluminium n’est que de 0,04 à 0,1, éliminant efficacement les bords accumulés, la rugosité de surface du miroir Ra de 0,2 à 0,8 μm en coupe à sec ;
- Résistance supérieure à l'abrasion contre les grains de silicium : la dureté du diamant atteint 9000~10000 HV, 5 fois plus dure que le carbure de tungstène, la durée de vie de l'outil est prolongée de 8 à 12 fois pour l'aluminium à haute teneur en Si ;
- Excellente conductivité thermique : La conductivité thermique de 1200 à 2000 W/(m·K) évacue rapidement la chaleur de coupe, minimisant la déformation thermique des composants de précision à parois minces ;
- Compatible avec l'usinage à sec à grande vitesse : aucun liquide de refroidissement requis, respectueux de l'environnement pour les ateliers à énergies nouvelles, évacuation des copeaux en douceur sans colmatage des cannelures.
3. Sélection d'outils recommandée
- Aluminium aérospatial à faible teneur en silicium 6061 / 7075 : fraises en bout à revêtement nano-diamant à 2 dents pour une finition miroir ;
- Aluminium moulé sous pression à haute teneur en silicium ADC12 / A380 : Fraises diamantées CVD à micron épais pour l’usinage combiné d’ébauche et de finition ;
- Pièces en aluminium à cavité profonde : Fraises à revêtement diamant à goujure allongée avec adhérence de revêtement améliorée pour la coupe de longs porte-à-faux.
4. Paramètres d'usinage suggérés
Vitesse de coupe Vc : 200 à 800 m/min ; avance par dent fz : 0,1 à 0,3 mm/z ; coupe à sec privilégiée, microlubrification MQL optionnelle. Fraisage en opposition recommandé pour réduire les bavures.
5. Principaux secteurs d'application
Pièces moulées sous pression pour véhicules électriques, composants structurels en aluminium pour l'aérospatiale, châssis en aluminium pour l'électronique grand public, dissipateurs thermiques pour refroidissement liquide, moyeux de roues en aluminium.
6. Restrictions
Ne pas usiner l'acier, le titane ou les alliages de nickel. Les matériaux ferreux et le titane réagissent avec le carbone du diamant à haute température et dissolvent rapidement le revêtement diamanté.
