PCD vs Carbure dans l’usinage des non-ferreux

Outils qui s’usent tous les 200-500 pièces, arrêts machine continus, rugosités insatisfaisantes sur aluminium et laiton. Si vous reconnaissez ces problèmes, le Diamant Polycristallin (PCD) pourrait être la percée que vous recherchez.

Le problème que tout le monde connaît

Usiner des alliages d’aluminium à haute teneur en silicium, du laiton sans plomb ou des composites CFRP avec des outils traditionnels signifie souvent :

  • Changements d’outils fréquents (tous les 200-1000 pièces)
  • Vitesses de coupe limitées pour préserver l’outil
  • Rugosités de surface nécessitant des reprises
  • Coûts cachés d’arrêt machine et de main-d’œuvre

La solution : outils PCD

Le Diamant Polycristallin Compact combine la dureté du diamant (6000-7000 HV10) avec la robustesse d’un substrat en carbure de tungstène.

Les chiffres qui changent tout :

  • Dureté : 4× supérieure au carbure (6000 vs 1500 HV10) 
  • Conductivité thermique : 8× meilleure (700 vs 90 W/mK) 
  • Frottement sur aluminium : 75% inférieur (0,05 vs 0,20)

Résultats réels sur les matériaux les plus critiques

MatériauVitesse CarbureVitesse PCDDurée de vieRugosité Ra
Al-Si 14%350-450 m/min1800-2100 m/min×10-250,1-0,3 µm
Laiton CuZn21Si3P400-500 m/min1200-1800 m/min×15-200,12-0,18 µm
CFRP 60% fibres250-400 m/min×8-120,2 µm

Sources : Kennametal 2022, Amaral et al. 2018, ZYsuperhard 2023

Paramètres opérationnels optimaux

Fraisage Aluminium-Silicium

  • Vitesse : 1500-2000 m/min
  • Avance : 0,10-0,15 mm/dent
  • Profondeur : ≤ 0,8 × diamètre
  • Notes : Lubrifiant optionnel

Tournage Laiton sans plomb

  • Vitesse : 1000-1400 m/min
  • Avance : 0,15-0,25 mm/dent
  • Notes : Usinage à sec conseillé

Perçage CFRP

  • Vitesse : 250-350 m/min
  • Avance : 0,08-0,12 mm/dent
  • Profondeur : ≤ 3 × diamètre
  • Notes : Plaque de soutien en sortie obligatoire

Quand NE PAS utiliser le PCD

Attention à ces limites :

  • Jamais sur aciers (diffusion carbone-fer au-delà de 700°C)
  • Éviter les passes interrompues (ténacité réduite : 3-5 MPa√m)
  • Machines peu rigides n’exploitent pas les hautes vitesses
  • Diamètres très petits où la ténacité maximale est nécessaire
  • Chocs thermiques nécessitent une augmentation progressive

FAQ – Questions fréquentes

Q : Le PCD fonctionne-t-il aussi sur aluminium pur ? R : Oui, mais les plus grands bénéfices se voient sur alliages à haute teneur en silicium (>8%) où le carbure souffre davantage.

Q : Puis-je utiliser les mêmes paramètres que le carbure ? R : Non, le PCD nécessite des vitesses beaucoup plus élevées. Commencez progressivement et augmentez jusqu’aux paramètres optimaux.

Q : Combien de temps dure un outil PCD ? R : Sur Al-Si typiquement 10-25× plus que le carbure, mais cela dépend de l’application spécifique.

Conclusions

Le PCD n’est pas la solution universelle, mais sur alliages d’aluminium à haute teneur en silicium, laitons sans plomb et composites il offre des avantages décisifs :

  • Vitesses triplées 
  • Durée de vie 10-25× supérieure 
  • États de surface excellents

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