Guida alla scelta degli utensili da taglio in metallo duro per materiale e utilizzo

Il carburo, noto anche come acciaio al tungsteno, è diventato un materiale indispensabile nella produzione moderna, svolgendo un ruolo fondamentale nelle applicazioni di taglio. La sua eccezionale durezza, robustezza, resistenza all'usura e prestazioni alle alte temperature lo rendono ideale per la lavorazione di vari metalli, non metalli e materiali compositi. Tuttavia, con i numerosi utensili in metallo duro disponibili sul mercato, selezionare il tipo appropriato in base ai materiali specifici del pezzo, alle tecniche di lavorazione e alle condizioni dell'attrezzatura è fondamentale per migliorare l'efficienza della lavorazione, ridurre i costi di produzione e garantire la qualità del prodotto.

Il carburo non è un materiale metallico singolo ma piuttosto un composito formato attraverso la sinterizzazione della metallurgia delle polveri, costituito da carburi metallici refrattari ad alta durezza (principalmente carburo di tungsteno WC) come matrice e leganti metallici (principalmente cobalto Co) come fase di legame. Questa microstruttura unica conferisce al carburo le sue eccezionali proprietà macroscopiche.

La microstruttura del metallo duro è costituita principalmente da due fasi:

• Fase difficile:Principalmente particelle di carburo di tungsteno (WC) con durezza estrema (HV1600-2000), che fungono da fonte primaria dell'elevata durezza e resistenza all'usura del carburo. La dimensione, la forma, la distribuzione e la dimensione dei grani delle particelle di WC influenzano in modo significativo le prestazioni del metallo duro.
• Fase legante:Principalmente cobalto (Co), che lega insieme le particelle di WC, conferendo al carburo una certa tenacità e resistenza. Il contenuto, la distribuzione e la dimensione dei grani di cobalto influiscono in modo critico sulle proprietà del carburo.

Le principali proprietà macroscopiche includono:

• Durezza eccezionale (HRA86-93)
• Elevata resistenza (resistenza alla flessione 1000-4000 MPa)
• Eccezionale resistenza all'usura
• Buona resistenza al calore e durezza rossa
• Tenacità relativamente bassa (incline a fratture fragili)

La produzione prevede diverse fasi critiche:

I metodi includono la carburazione, la riduzione, la macinazione a sfere e l'essiccazione a spruzzo per garantire purezza e uniformità.

Pesatura precisa e miscelazione accurata dei componenti per garantire una distribuzione uniforme.

Formare prodotti compatti verdi attraverso metodi come la pressatura a stampo, la pressatura isostatica o lo stampaggio a iniezione.

Sinterizzazione ad alta temperatura (1300-1500°C) in atmosfera protettiva per creare carburo denso.

Levigatura, lucidatura e rivestimento per migliorare la qualità della superficie e la precisione dimensionale.

• WC-Co (per ghisa/metalli non ferrosi)
• WC-TiC-Co (per acciaio)
• WC-TiC-TaC-Co (per materiali difficili da lavorare)

• Grana ultrafine (<0,8μm)
• Grana fine (0,8-1,5μm)
• Grana media (1,5-2,5μm)
• Grana grossa (>2,5μm)

• Utensili da taglio
• Strumenti minerari
• Stampi
• Parti resistenti all'usura

• Classe P (acciaio)
• Classe M (acciaio inossidabile)
• Classe K (ghisa)
• Classe N (metalli non ferrosi)
• Classe S (leghe resistenti al calore)
• Classe H (materiali temprati)

Materiali diversi richiedono qualità e geometrie di metallo duro specifiche.

Fattori come la velocità di taglio, la velocità di avanzamento, la profondità di taglio e l'uso del refrigerante influenzano la scelta dell'utensile.

L'angolo di spoglia e l'angolo di spoglia corretti e il design del tagliente ottimizzano le prestazioni.

I rivestimenti TiN, TiCN, Al2O3 e DLC aumentano la durata dell'utensile per applicazioni specifiche.

Si consigliano utensili WC-TiC-Co con qualità di classe P.

Sono preferibili utensili WC-TiC-Co con aggiunta TaC e qualità di classe M.

Gli utensili WC-Co con qualità di classe K sono i più adatti.

Gli utensili WC-Co lucidati con qualità di classe N forniscono i migliori risultati.

Sono richiesti utensili speciali in lega modificata con qualità di classe S.

Una corretta pulizia, conservazione, affilatura e manutenzione del rivestimento prolungano la durata dell'utensile.

Gli sviluppi includono strutture a grana ultrafine, applicazioni nanotecnologiche, materiali compositi, strumenti intelligenti e produzione rispettosa dell’ambiente.

Questa guida completa fornisce a ingegneri e tecnici criteri di selezione professionali per utensili in metallo duro per varie applicazioni. La corretta selezione degli utensili migliora significativamente l’efficienza della lavorazione riducendo i costi. Con l’avanzare della tecnologia, gli utensili in metallo duro continueranno ad evolversi per soddisfare le esigenze di produzione.