TAKE CARE HAVE A COATING RIVESTIMENTO STAMPI PER LAVORAZIONI A FREDDO

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1 TAKE CARE HAVE A COATING RIVESTIMENTO STAMPI

2 IL RIVESTIMENTO PVD RIVESTIMENTI HDP BREVI CENNI SULLA TECNOLOGIA DI DEPOSIZIONE PVD I trattamenti superficiali possono dividersi in due grandi categorie: trattamenti di apporto superficiale, trattamenti di modifica superficiale. I trattamenti di apporto superficiale vengono anche denominati rivestimenti e fra i più noti troviamo i riporti galvanici, CVD e PVD. Tra i trattamenti di modifica superficiale, solo per citare i più conosciuti, troviamo invece la nitrurazione, la cementazione e l ossidazione. Allo scopo di migliorare le caratteristiche di utensili da taglio fra le varie tecnologie menzionate spicca sicuramente il PVD che, grazie ai suoi peculiari requisiti, consente la deposizione di composti con proprietà intrinseche differenti. PVD è l acronimo di Physical Vapor Deposition, (deposizione fisica da fase vapore). I meccanismi di deposizione si possono schematizzare in tre passi: generazione trasporto deposizione Nel caso del PVD, la generazione avviene per via fisica evaporando i metalli che vanno a comporre lo strato di rivestimento. Il trasporto dalle sorgenti ai particolari da trattare avviene attraverso un plasma (gas ionizzato a bassa pressione). La deposizione è invece agevolata dalla presenza di un campo elettrico. Le tecniche PVD sono svariate, ma possono brevemente suddividersi in tecniche a sorgenti solida (deposizioni catodiche, come ad esempio l arco o lo sputtering) e tecniche a sorgenti fuse (come ad esempio l evaporazione per effetto joule o per cannone elettronico). La crescente ricerca di nuovi composti da depositare, ha sempre più indirizzato lo sviluppo verso le sorgenti catodiche, al fine di poter depositare leghe di elementi differenti (ad esempio nitruri di Titanio e Alluminio, nitruri di Titanio e Silicio, ecc). Tale sviluppo ha consentito di migliorare le caratteristiche di questa tecnologia, diminuendone nel contempo i punti deboli. Oggi ad esempio, con l arco catodico è possibile raggiungere elevati livelli di ionizzazione del plasma grazie all utilizzo di sorgenti di nuova generazione che oltre a migliorare la qualità intrinseca degli strati depositati, consente parallelamente di ridurre ai minimi termini il fenomeno di droplets che è da sempre considerato l unico piccolo demerito di questa tecnologia. Per effetto droplets si intende la presenza nello strato depositato di minuscole goccioline di materiale che dopo essere stato evaporato, si è aggregato non in forma atomica. La moderna tecnologia di cui dispone oggi STS, consente quindi di ottenere strati di rivestimenti quasi droplet-free. La conformità del sistema di Gestione per la Qualità di STS è riconosciuta ed attestata dalla certificazione UNI EN ISO 9001: La tecnologia di deposizione PVD ad arco catodico è da tempo ritenuta matura e capace di offrire risultati stabili e costanti. Gli studi che si concentrano da anni al fine di portare ulteriori migliorie a tale tecnica hanno fornito al mercato rivestimenti sempre più efficaci fino ad esprimere prestazioni che hanno rivoluzionato le metodologie delle lavorazioni meccaniche. Il frutto più recente di tali sforzi è denominato con l acronimo di HDP (High Density Plasma) che grazie a sorgenti catodiche di nuova generazione, permette di ottenere una densità di plasma molto più elevata rispetto ad un sistema ad arco tradizionale. La possibilità di combinare gli effetti del sistema HDP ad una polarizzazione pulsata piuttosto che statica, favorisce la realizzazione di strati di struttura complessa che massimizzano le caratteristiche richieste da ogni Sistema PVD arco tradizionale specifica lavorazione fornendo risultati eclatanti. Grazie alla tecnologia HDP si realizzano strati altamente compatti capaci di raggiungere maggiori livelli di durezza pur riuscendo a conservare un formidabile grado di tenacità. Queste condizioni consentono da una parte di depositare con estrema precisione strati molto sottili e quasi totalmente privi di droplets (macro-particelle ritenute congenite alla tecnologia ad arco), dall altra di incrementare lo spessore del rivestimento senza incorrere nel fenomeno di auto scollamento dovuto ai forti stress interni. Uno degli obbiettivi primari della ricerca in questo campo è da sempre difatti quello che mira ad ottenere la deposizione di strati ad alto spessore che prima non erano ritenuti interessanti a causa della loro elevata fragilità ma che grazie alla tecnologia HDP rappresentano oggi una certezza ed una grande opportunità. Nuova tecnologia HDP Sezione di rivestimento HDP monostrato. Sezione di rivestimento HDP composto da 2 differenti strati. 1 2

3 RIVESTIMENTO STAMPI RIVESTIMENTO HDP RED per TRANCIATURA TRANCIATURA FINE RIVESTIMENTO HDP EPHT 2 per TRANCIATURA DI LAMIERE AD ALTO SPESSORE A seguito degli stati tensionali e delle forze in gioco nella lavorazione di tranciatura, punzoni e matrici sono soggetti ad usure che si ripercuotono negativamente sulla qualità dei pezzi finiti e sulla produttivitá. Lo sforzo di tranciatura, che deve vincere la resistenza del materiale, fa ricadere i suoi effetti sugli spigoli i quali, dopo un certo quantitativo di pezzi prodotti, perdono la loro taglienza iniziale. Ne consegue che gli oggetti stessi presentano un contorno poco definito e ricco di bave. L usura del filo tagliente ha un andamento progressivo, quasi lineare e ciò consente una manutenzione programmata per la sostituzione e rigenerazione degli utensili. La soluzione si chiama HDP RED, rivestimento PVD depositato con tecnologia HDP (High Density Plasma). Grazie all elevata densità di plasma la tecnologia HDP favorisce la deposizione di uno strato di notevole spessore, ben adeso al substrato, molto compatto e quasi esente da difetti (droplets). I valori di durezza ottenibili sono molto elevati (> 3000 HV) ed i coefficienti di attrito molto contenuti (<0,25 contro 100Cr6) con conseguente eccellente resistenza nei confronti di usura abrasiva ed adesiva. HDP RED depositato su punzoni e matrici ne preserva gli spigoli taglienti assicurando non solo una tranciatura priva di difetti ma anche una maggior durata della vita utensile con conseguente aumento della produttività. Il mantenimento dell integritá del tagliente consente inoltre minori sollecitazioni rispetto ad utensili con taglienti usurati per i quali la pressione richiesta sul punzone può aumentare anche del 50%. In tranciatura questo fenomeno viene identificato come saldatura a freddo dove parti di materiale tranciato rimangono incollate sul punzone alterandone il profilo di taglio. Medesimo problema esiste con la tranciatura di materiali alto resistenziali (HSLA, DP, TRIP...) durante la quale si genera un effetto di strizione sulle parti stampate. Questi fenomeni possono essere causa di usure precoci del punzone o di danni alla matrice. Per ovviare a queste criticità STS, dopo attenta valutazione delle condizioni di lavoro, è in grado di proporre diverse soluzioni in abbinata con HDP RED quali l impiego di un rivestimento autolubrificante (a base Carbonio o Molibdeno), oppure la lucidatura della zona di scorrimento nonché la loro combinazione. L inerzia chimica e le caratteristiche del reticolo dello strato autolubrificante abbinate alla riduzione della rugositá superficiale (Ra < 0,1 micron) sono la giusta formula per il contenimento dell usura per adesione. La tecnologia HDP consente di incrementare lo spessore del rivestimento e raggiungere il giusto connubio fra i valori di durezza e tenacità, senza incorrere nel fenomeno di auto scollamento dovuto ai forti stress interni. Questo importante vantaggio ha consentito lo sviluppo di EPHT 2 (Easy Press HT 2 ) un rivestimento dotato di spessore elevatissimo rispetto agli standard del PVD e che ha rivelato caratteristiche straordinarie nelle applicazioni più gravose dello stampaggio a freddo degli acciai. EPHT 2 è stato ideato per la tranciatura di particolari ad alto spessore, dove la velocità di stampata, i carichi specifici e le tipologie di acciaio mettono a dura prova le attrezzature (matrici e punzoni) provocandone un rapido degrado. Con i suoi 12 micron di spessore EPHT 2 permette di incrementare notevolmente la vita delle parti trancianti arginando fenomeni di grippaggio e metallizzazione. Questo comporta però il fermo della linea produttiva ed il conseguente calo di produttività. STS nel corso degli anni ha sviluppato una soluzione specifica per contenere efficacemente i fenomeni di usura sugli utensili impiegati in tranciatura tradizionale ed in tranciatura fine. RIVESTIMENTO HDP RED per TRANCIATURA DI LAMIERE DI ACCIAI INOSSIDABILI ED ALTO RESISTENZIALI Tranciare lamiere di acciai inossidabili austenitici spesso significa dover fronteggiare problematiche analoghe a quella del tagliente di riporto tipico della lavorazione ad asportazione di truciolo. 3 4

4 RIVESTIMENTO STAMPI RIVESTIMENTO HDP RED RM per IMBUTITURA Per trasformare una lastra laminata in un oggetto di forma tridimensionale attraverso la lavorazione d imbutitura è necessario applicare una forza assiale che, entro i limiti di formatura del materiale, sollecita le fibre della lamiera. Il punzone e la matrice devono quindi vincere l effetto risultante di forze laterali che generano un notevole attrito tra le pareti. L attrito a sua volta produce usura sulle superfici degli utensili determinandone il fine vita e conseguentemente il fermo della produzione per la manutenzione, con inevitabile perdita di produttività. Per proteggere punzoni e matrici dal fenomeno di usura STS ha sviluppato il HDP RED RM, rivestimento PVD depositato con tecnologia HDP (High Density Plasma). Grazie all elevata densità di plasma la tecnologia HDP favorisce la deposizione di uno strato di notevole spessore, ben adeso al substrato, molto compatto e quasi esente da difetti (droplets). I valori di durezza ottenibili sono molto elevati (> 3000 HV) ed i coefficienti di attrito molto contenuti (<0,25 contro 100Cr6) con conseguente eccellente resistenza nei confronti di usura abrasiva ed adesiva. Ne deriva un notevole aumento della vita utensile con la possibilità inoltre di svariati re-coating. Come sugli spigoli di punzoni e di matrici per tranciatura, anche su quelli per imbutitura si verificano spesso depositi indesiderati di materiale plasticizzato, detti saldature fredde. Questo fenomeno compromette la durata dello stampo ed influenza negativamente la finitura superficiale dei pezzi imbutiti. Per questo motivo STS, a seconda del ciclo di lavorazione e dei materiali coinvolti, abbina al rivestimento HDP RED RM diverse soluzioni: impiego di un rivestimento autolubrificante aggiuntivo, lucidatura delle superfici di scorrimento oppure entrambe le soluzioni in abbinata. PIEGATURA DI LAMIERE DI ACCIAI INOSSIDABILI ED ALTO RESISTENZIALI Le caratteristiche delle lamiere di acciai inossidabili austenitici, contribuiscono a generare fenomeni di saldatura a freddo dove parti di materiale rimangono incollate al substrato. Analogo problema è riscontrabile durante la lavorazione di materiali alto resistenziali (HSLA, DP, TRIP...), dove la situazione é aggravata dall effetto di strizione e ritiro delle parti stampate. Questi fenomeni possono essere causa di usure precoci del punzone o di danni alla matrice. Per ovviare a queste criticità STS, dopo attenta valutazione delle condizioni di lavoro, è in grado di proporre diverse soluzioni in abbinata con HDP RED RM quali l impiego di un rivestimento autolubrificante (a base Carbonio o Molibdeno), oppure la lucidatura della zona di scorrimento nonché la loro combinazione. L inerzia chimica e le caratteristiche del reticolo dello strato autolubrificante abbinate alla riduzione della rugositá superficiale (Ra < 0,1 micron) sono la giusta formula per il contenimento dell usura per adesione. LA LUCIDATURA Il processo di lucidatura eseguito sui trancianti e sugli stampi di piega é una pratica manuale che prevede l utlizzo sequenziale di sistemi abrasivi (pietre, tele, paste) atta a ridurre la rugositá superficiale generata dalla lavorazione meccanica (utensile per asportazione, rettifica o elettroerosione) sino ad ottenere valori ottimali di Ra per impedire il processo di saldatura a freddo e garantire l adesione del rivestimento. Per lavorazioni particolarmente gravose é consigliabile preparare la superficie con rugositá tipiche di una lappatura a specchio (Ra 0,05 micron). Grazie alla grande esperienza maturata durante questi anni STS può vantare la capacità di eseguire il servizio di lucidatura all interno dei propri reparti produttivi con personale dotato di conoscenze approfondite. NITRURAZIONE IONICA Dati gli elevati sforzi compressivi in gioco STS propone l interposizione di uno strato nitrurato a HV finalizzato al sostentamento del coating HDP RED RM in fase di deformazione. Questo strato é in grado di fornire una crescita graduale di durezza che permette di distribuire correttamente gli sforzi che si generano lungo le superfici sottoposte alla lavorazione 5 6

5 STS S.R.L. SEDE LEGALE E AMMINISTRATIVA Via Caporalino, 13/A Cellatica (Brescia) Tel / Fax UNITÀ LOCALE DI PADOVA Via Caltana, 120/C Campodarsego (Padova) Tel / Fax UNITÀ LOCALE DI BOLOGNA Via Parini, Casalecchio di Reno (Bologna) Tel Fax

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