Ritorno alle origini: rivestimenti per utensili da taglio

Il rivestimento in carbonitruro di titanio (TiCN) è ideale per la foratura e l'alesatura di ghisa, leghe di alluminio ad alto contenuto di silicio, rame e materiali abrasivi. Matveev_Aleksandr/iStock/Getty Images Plus

Oggigiorno è molto comune per la maggior parte degli utensili da taglio avere una sorta di rivestimento aggiunto al substrato. È importante trovare un equilibrio tra un substrato di qualità e un rivestimento di qualità: l'azienda può fornire i migliori rivestimenti disponibili, ma senza un substrato di alta qualità il rivestimento può essere reso inefficace. Inoltre, disporre di un substrato di qualità è essenziale nelle applicazioni in cui vengono utilizzati strumenti non rivestiti.

"Innanzitutto, i rivestimenti aumentano la durata e le prestazioni di qualsiasi utensile", ha affermato Urmil Patel, ingegnere applicativo, OSG Canada, Burlington, Ontario. “Rispetto ad una finitura lucida, i rivestimenti consentono parametri di taglio più elevati. Con un rivestimento, c'è meno attrito verso i trucioli che escono da un'applicazione di foratura, il che significa meno resistenza al flusso dei trucioli. Inoltre facilitano l'identificazione dell'usura degli utensili. I vantaggi derivanti dall’utilizzo di un utensile rivestito sono numerosi, ma per qualsiasi applicazione resistente al calore o materiali difficili da tagliare, i rivestimenti sono indispensabili”.

I rivestimenti sono particolarmente utili per i materiali ferrosi o a base di acciaio, che si tratti di acciaio inossidabile, leghe ad alta temperatura, ghisa o simili. Un rivestimento è quasi sempre necessario per consentire velocità più elevate, ma anche perché aumenta la durata dell'utensile. Si ottengono grandi guadagni di produttività con gli utensili rivestiti.

"Gli utensili non rivestiti vengono utilizzati principalmente nell'alluminio e nei materiali non ferrosi", ha affermato Sarang Garud, product manager, Walter Tools, Greer, SC. ​​"Il vantaggio degli utensili non rivestiti è che possono ancora essere lucidati, quindi, ad esempio, con un carburo, i trucioli non si attaccano. Ciò è utile quando si taglia l'alluminio poiché mantiene la qualità tenace. Non è presente alcun bordo di riporto. Anche gli utensili non rivestiti hanno taglienti molto affilati poiché non è presente uno spessore di taglio per aggiungere un’affilatura artificiale”.

Esiste un'eccezione alla regola secondo cui gli utensili non rivestiti sono utili per il taglio dell'alluminio e delle leghe di alluminio ad alto contenuto di silicio.

"Tendiamo a vedere utensili non rivestiti con qualsiasi cosa nella serie ISO N come l'alluminio, soprattutto perché questi materiali tendono ad essere morbidi", ha affermato Scott Walrath, responsabile dello sviluppo aziendale, CERATIZIT, Schaumburg, Illinois. "A seconda della serie di alluminio, può essere molto abrasivo, il che può rendere utile un rivestimento. Gli utensili non rivestiti hanno una minore resistenza all'usura negli alluminio ad alto contenuto di silicio. Il rivestimento è più importante per il fattore lubrificante che offre, dove può abbassare il coefficiente di resistenza piuttosto che la durezza. In alcuni casi, un rivestimento in ZrN [nitruro di zirconio] aiuterà l'evacuazione dei trucioli nell'alluminio."

Un'altra eccezione riguarda la lavorazione del titanio. Ci sono alcuni casi in cui ha senso lavorare con uno strumento non rivestito.

CVD è un metodo per produrre rivestimenti mediante reazioni chimiche indotte termicamente. L'utensile da taglio viene inserito in un reattore CVD, dove si formano rivestimenti a film sottile come risultato delle reazioni tra vari gas e la superficie riscaldata del substrato dell'utensile.

Un tipico rivestimento CVD ha generalmente uno spessore compreso tra 17 e 20 μm, ma può essere sottile fino a 5 μm. E per la maggior parte, i rivestimenti CVD includono carburo di titanio (TiC), nitruro di titanio e carbonio (TiCN), nitruro di titanio (TiN) e ossido di alluminio (Al2O3).

I rivestimenti CVD sono ideali per operazioni di tornitura generale, in particolare nelle applicazioni su acciaio e acciaio inossidabile. Lo spessore del rivestimento garantisce resistenza all'usura, in particolare nelle applicazioni in cui l'usura a cratere è comune.

La struttura superficiale ingrandita mostra il processo PVD standard (in alto), il processo PVD HiPIMS delle qualità WNN10/WSM01 di Walter (al centro) e le dimensioni di un capello umano rispetto alla superficie HiPIMS (in basso). Walter

Vengono utilizzati anche per le qualità di fresatura ISO P, ISO M e ISO K.

"I CVD sono generalmente un rivestimento più spesso e ideali per ghisa, acciai o qualsiasi applicazione che richieda uno strumento più robusto o un'elevata capacità di carico", ha affermato Garud. “Nella tornitura, soprattutto se i tagli sono continui anziché interrotti, è possibile utilizzare lo spesso rivestimento CVD per una lunga durata dell’utensile alle massime velocità di taglio e avanzamenti.”