La passion du carbure cémenté

Du minerai au produit fini

Découvrez l'intégralité de la chaîne de fabrication des produits en carbure.

Nous sommes l'un des rares fabricants de carbure à gérer l'ensemble de la chaîne de processus : de l'extraction du minerai au produit prêt à l’emploi, en passant par la préparation de la poudre, l'ébauche et la pièce semi-finie. Cela signifie que vous recevrez systématiquement des produits de qualité supérieure sur lesquels vous pourrez compter.

Production de carbure cémenté

Le processus de fabrication du carbure a un impact considérable sur la qualité du produit fini. Le carbure cémenté ne peut être produit que par la métallurgie des poudres. Lors des nombreuses étapes du processus, tout risque d’impuretés doit être soigneusement éliminé. Le carbure cémenté garantit une longue durée de vie des outils, mais la fabrication doit absolument être optimale pour obtenir une qualité constante et homogène du carbure, et ainsi prolonger le cycle de vie prévisible des outils.

Quelles sont les matières premières utilisées pour la production de carbure cémenté et de composants en carbure ?

Le minerai de tungstène est obtenu par l’exploitation minière. Il constitue la base de la production de carbure cémenté et de la fabrication d’outils en carbure cémenté de haute qualité. Environ 4 kg de scheelite ou de wolframite sont obtenus à partir de 2 000 kg de minerai de tungstène, ce qui donne 2,55 kg de tungstène métallique. Au moyen de procédés chimiques et physiques, la wolframite et la scheelite se muent en paratungstate d’ammonium (APT). À haute température, le paratungstate d’ammonium se calcine et se transforme en oxyde de tungstène (l’ammoniac est éliminé). L’oxyde de tungstène est réduit en poudre de tungstène métallique à haute température dans une atmosphère d’hydrogène. En ajoutant du carbone, la poudre de tungstène métallique devient du carbure de tungstène sous l’effet de la chaleur. Le carbure de tungstène broyé est ensuite soigneusement mélangé aux métaux liants (cobalt, nickel ou fer) par broyage humide, de manière à obtenir une suspension homogène. Pour une résistance maximale à l’usure et en fonction de la qualité de carbure obtenue, différentes quantités de cobalt sont ajoutées au carbure de tungstène dans la gamme des nanocristaux (<0,2 μm).

Production de poudre

Le processus de fabrication du carbure de tungstène commence par l’extraction du minerai de tungstène. Les premières étapes de séparation et de traitement donnent naissance à un produit cristallisé très pur, le paratungstate d’ammonium (APT). En le recuisant sous vide, on obtient l’oxyde de tungstène bleu W₂O₅ qui, en étant recuit à l’air, produit l’oxyde de tungstène jaune verdâtre WO₃. À des températures comprises entre 800 et 1 000 °C, l’oxyde de tungstène est réduit en poudre de tungstène pur. La poudre de tungstène est mélangée à de la suie ou du graphite, et ce mélange est chauffé à une température comprise entre 1 500 et 2 000 °C. La poudre à utiliser par la suite se compose de différentes poudres de carbure, de métaux liants, d’accessoires de pressage et d’autres additifs qui peuvent être broyés par voie humide à la taille de grain souhaitée à différents moments ; ils sont ensuite granulés par séchage par pulvérisation.

Méthode de façonnage du comprimé
Quatre procédés de pressage différents permettent de former le mélange granulé :

Estampage : dans le cas du pressage direct, un outil de pressage est utilisé pour presser la poudre dans sa forme finale.

Extrusion : ce procédé est utilisé pour fabriquer des pièces comme des barres ou des bandes ; la poudre plastifiée est pressée dans un moule puis découpée.

Moulage par injection de poudre : dans le moulage par injection de poudre métallique, la pâte de carbure cémenté est formée dans une machine de moulage à injection.
Pressage isostatique à froid (pressage en moule sec ou humide) : dans ce procédé, des tubes en caoutchouc placés dans des cages en acier sont remplis de poudre puis installés dans la presse isostatique à froid, qui transforme la poudre en ébauches solides. Le processus de façonnage qui s’ensuit donne la forme finale.

Façonnage de la préforme
Usinage des comprimés

Le produit pressé est soumis à un traitement complémentaire avant frittage. L’usinage mécanique fait appel à des procédés conventionnels : fraisage, coupe, perçage ou tournage.

Frittage : densification du comprimé en une ébauche en carbure

Le procédé de frittage détermine les propriétés réelles de la nuance de carbure obtenue. Un traitement thermique à environ 1 500 °C transforme le comprimé en un corps de carbure cémenté homogène et dense. Le volume du comprimé est réduit jusqu’à 50 % selon la nuance du carbure. Un réel savoir-faire dans la production des ébauches est donc indispensable pour que les produits finaux présentent les dimensions requises. Les experts en carbure de CERATIZIT possèdent plusieurs décennies d’expérience dans le calcul de la rétractation exacte du frittage, ce qui garantit une qualité élevée du produit fini.

Temps de frittage : environ 24 heures

Pression : jusqu’à 100 bars

Température de frittage : 1 400 °C – 1 600 °C

En savoir plus sur le carbure cémenté

Finition des ébauches en carbure

L’usinage du carbure cémenté a un impact critique sur les propriétés et les caractéristiques des outils finis. La qualité et la précision de chacune des étapes d’usinage influent considérablement sur la durée de vie de l’outil. Les méthodes d’usinage suivantes peuvent être utilisées pour le carbure cémenté :