Una breve discussione sulla classificazione dei materiali degli utensili

 

In condizioni diverse, esistono vari metodi di taglio e, in questi casi, gli utensili da taglio richiedono determinate proprietà uniche. Per ottenere queste prestazioni, gli utensili da taglio sono realizzati con materiali diversi. Il materiale scelto per una specifica applicazione dipende dal materiale in lavorazione, dal tipo di lavorazione, dalla quantità e qualità del prodotto.

I materiali degli utensili possono essere classificati in diverse categorie in base al materiale utilizzato:

 

1. Acciaio per utensili al carbonio

2. Acciaio ad alta velocità (HSS)

3. Carburo cementato

4. Strumenti in ceramica

5. Nitruro di boro cubico (CBN)

6. Utensili diamantati

 

 

Acciaio per utensili al carbonio

 

L'acciaio per utensili al carbonio è uno strumento economico per il taglio dei metalli utilizzato per operazioni di lavorazione a bassa velocità. Questi semplici utensili da taglio in acciaio al carbonio contengono 0,6-1,5% di carbonio e quantità molto piccole (meno del 0,5%) di manganese e silicio. Altri metalli come cromo e vanadio vengono aggiunti per modificare la durezza e la dimensione del grano.

 

L'acciaio ad alto tenore di carbonio è resistente all'usura e in grado di mantenere un tagliente affilato. L'acciaio per utensili al carbonio ha una buona lavorabilità, ma questo materiale perde rapidamente la sua durezza a circa 250 gradi.

 

Pertanto, non può essere utilizzato in applicazioni ad alta temperatura, motivo per cui è insostituibile in alcune attuali operazioni di lavorazione.

 

Gli utensili in acciaio al carbonio vengono utilizzati per punte elicoidali, utensili di fresatura, utensili di tornitura e sagomatura e sono adatti per materiali morbidi come ottone, alluminio e magnesio.

 

Resistenza alla temperatura: fino a 450 gradi

Durezza: fino a HRC65

 

 

II Acciaio rapido (HSS)

 

▲HSS

 

L'acciaio rapido è un tipo di acciaio ad alto tenore di carbonio che contiene una grande quantità di elementi leganti come tungsteno, molibdeno e cromo. Questi elementi migliorano la temprabilità, la tenacità e la resistenza all'usura, fornendo una velocità di rimozione del metallo più elevata.

 

Ad una temperatura moderata di circa 650 gradi, perderà la sua durezza.

 

Pertanto, il refrigerante dovrebbe essere utilizzato per prolungare la durata dell'utensile. L'acciaio ad alta velocità può essere riutilizzato più volte attraverso la riaffilatura. Alcuni trattamenti superficiali vengono applicati all'acciaio rapido per migliorarne le prestazioni.

 

Trattamenti superficiali utilizzati nell'acciaio rapido:

Lucidatura:Riduce l'attrito

Nitrurazione:Aumenta la resistenza all'usura

Cromatura:Riduce l'attrito

Ossidazione:Riduce l'attrito

 

I materiali in acciaio rapido possono essere utilizzati per produrre: trapani, frese, brocce, ecc.

 

Intervallo di velocità di taglio: Vc=30-50 metri/minuto

Resistenza alla temperatura: fino a 650 gradi

Durezza: fino a HRC67

 

 

III Carburo cementato

 

▲ Metallo duro

 

Gli utensili in metallo duro vengono prodotti utilizzando tecniche di metallurgia delle polveri. Sono composti da carburi di tungsteno, tantalio e titanio con cobalto come legante (quando il legante è nichel o molibdeno, viene chiamato cermet).

 

Gli utensili in metallo duro sono estremamente duri e possono sopportare operazioni di taglio ad altissima velocità.

 

Gli utensili in metallo duro non perdono la loro durezza a temperature fino a 1000 gradi.

 

Gli utensili ad alto contenuto di cobalto vengono utilizzati per la sgrossatura, mentre quelli a basso contenuto di cobalto vengono utilizzati per la finitura.

 

Intervallo di velocità di taglio:Vc=60-200 metri/minuto

Resistenza alla temperatura:Fino a 1000 gradi

Durezza:Fino a HRC90

 

 

IV Materiali ceramici

 

▲ Ceramica

 

I materiali ceramici più comuni sono l'allumina e il nitruro di silicio. La polvere di materiale ceramico viene compattata nella forma desiderata e poi sinterizzata.

 

Gli strumenti in ceramica sono chimicamente inerti e resistenti alla corrosione, con elevata resistenza alla compressione. Rimangono stabili a temperature fino a 1800 gradi, funzionano 10 volte più velocemente dell'HSS, hanno un attrito molto basso tra la superficie dell'utensile e i trucioli e presentano una bassa conduttività termica. Generalmente non è necessario alcun refrigerante e gli utensili in ceramica possono fornire una finitura superficiale molto fine.

 

Velocità di taglio:Vc=300-600 metri/minuto

Resistenza alla temperatura:Fino a 1200 gradi

Durezza:Fino a HRC93

 

 

V Nitruro di boro cubico (CBN)

 

▲ CBN

 

Il CBN è il secondo materiale più duro dopo il diamante e viene spesso utilizzato nelle attrezzature manuali. Ha una resistenza all'usura molto elevata ed è comunemente usato come abrasivo per le mole. Si sconsiglia l'uso di spigoli vivi.

 

Velocità di taglio:Vc=600-800 metri/minuto

Durezza:Maggiore di HRC95

 

 

VI Diamante

 

▲ Diamante

 

Il diamante è il materiale più duro conosciuto e anche il più costoso. Ha un'eccellente conduttività termica e un alto punto di fusione. Gli utensili diamantati presentano un'eccezionale resistenza all'usura, un basso coefficiente di attrito e una bassa dilatazione termica. Sono ideali per la lavorazione di materiali estremamente duri come carburi, nitruri e vetro.

 

Gli utensili diamantati forniscono un'eccellente finitura superficiale e precisione dimensionale.

 

Oggi abbiamo discusso brevemente le caratteristiche dei diversi materiali degli utensili. Non esiste il materiale migliore, esiste solo quello più adatto.