TAKE CARE, HAVE A COATING! RIVESTIMENTI UTENSILI DA TAGLIO

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1 TAKE CARE, HAVE A COATING! RIVESTIMENTI UTENSILI DA TAGLIO

2 IL PVD 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. 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 91: 28. 1

3 REPARTO RIVESTIMENTI I rivestimenti per utensili da taglio concepiti da STS sono il risultato di anni di esperienze maturate in collaborazione con importanti e noti produttori di utensili oltre che dai preziosi feed-back derivanti dagli utilizzatori finali. In STS la ricerca e lo sviluppo non si fermano mai ed ogni anno l azienda è in grado di proporre rivestimenti innovativi e funzionali alle numerose e più severe esigenze delle lavorazioni meccaniche. Ognuno dei tre Centri Servizi STS è dotato di un prestigioso reparto di rivestimenti PVD dove si sfruttano le tecnologie più evolute per sviluppare e realizzare ricoperture di elevata qualità. Operatori esperti e personale tecnico specializzato formano la squadra vincente di STS, un team che opera con la totale cura ed attenzione per garantire sempre il massimo risultato. 2

4 RIVESTIMENTI HDP 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 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 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. Sezione di HDP monostrato. Sistema PVD arco tradizionale 3 Nuova tecnologia HDP Sezione di HDP composto da 2 differenti strati.

5 OTTIMIZZAZIONI DELLE SUPERFICI TRATTAMENTO PRE- Le esigenze odierne in fatto di lavorazioni meccaniche per asportazione di truciolo sono sempre più gravose per effetto dell impiego di parametri di taglio avanzati. Da ciò nasce l esigenza di realizzare utensili altamente prestazionali capaci di sopportare grosse asportazioni, o alti avanzamenti. A tale scopo l utensile deve essere costruito con la materia prima migliore e nel rigoroso rispetto della massima precisione e delle tolleranze più ristrette. Tutto ciò però può non essere sufficiente se non si prende in considerazione la giusta finitura superficiale dell utensile abbinata al miglior PVD. I processi di preparazione e di devono essere considerati come un unico ciclo di perfezionamento superficiale. Innanzitutto è necessario intervenire sul tagliente dell utensile attraverso un azione che ha lo scopo di eliminare le irregolarità residue della rettifica (Fig. 1-2), o eventuali microcricche che rappresentino una seria minaccia di innesco di rottura precoce dello spigolo durante l impiego dell utensile. Una preparazione mirata all eliminazione di tali difetti che nel contempo non alteri il potere di taglio dell utensile porta ad una situazione descritta dalla Fig.3. OTTIMIZZAZIONE DEL TAGLIENTE L ottimizzazione del filo tagliente dell utensile garantisce che dopo il trattamento non venga alterata la sua capacità di taglio. Ottenere un filo tagliente ben definito e di raggio costante, permette inoltre di scegliere con maggior libertà lo spessore di da applicare. Nel caso di utensili non pretrattati, lo spessore doveva essere di fatto limitato per non accentuare i fenomeni di micro-scheggiatura che potevano presentarsi in particolari condizioni di lavoro. A causa di ciò non si riusciva ad esprimere tutto il potenziale delle nuove ricoperture ad alto contenuto di Alluminio che uniscono alta durezza a una resistenza all ossidazione a caldo (direttamente legata allo spessore). L intervento di ottimizzazione del tagliente permette al contrario di depositare spessori più importanti, riuscendo così a sfruttare l intero potenziale del. TRATTAMENTO POST- I trattamenti superficiali ad arco tradizionali soffrono, in maniera più o meno accentuata, della presenza sulla superficie di macroparticelle di deposito (droplets) (Fig. 4). Nel caso di lavorazioni non particolarmente esasperate, tali micro difetti non alterano il comportamento della ricopertura. Quando invece occorre sfruttare al massimo le potenzialità dell insieme utensile-, anche il miglioramento apportato da un post trattamento di lucidatura risulta essenziale. Il trattamento POST- deve essere condotto in maniera estremamente controllata per far si che le macro particelle vengano rimosse, senza però portare danno alla ricopertura o al filo tagliente dell utensile (Fig. 5). Fig. 4 : NON TRATTATO - Ingrandimento della superficie di un utensile rivestito che evidenzia la presenza di macroparticelle. Fig. 1 Fig. 2 Fig. 3 Fig. 4 Fig. 5 Immagine dello spigolo tagliente di una fresa. Immagine dello spigolo tagliente di una fresa, non trattato. Immagine dello spigolo tagliente di una fresa, dopo il trattamento. Fig. 5 : TRATTATO Dalla superficie rivestita dell utensile sono state rimosse le macroparticelle migliorandone sensibilmente la capacità di scorrimento. 4

6 AD ALTE PRESTAZIONI Dalla tecnologia HDP nasce la soluzione specifica per utensili di piccole dimensioni, denominata HDP Micro. Questo sviluppo prende in considerazione frese e punte in metallo duro (HM) di dimensioni comprese fra un diametro di,5 mm e 6 mm ma anche alesatori in HM. Lo studio di un adatto a questo genere di utensili ha origine dalla necessità di dover rispettare un riporto che deve necessariamente essere contenuto nello spessore di 1-1,5 micron. Le esperienze maturate in questo ambito denunciano infatti quanto sia controproducente oltrepassare questo limite a causa dell eccessivo arrotondamento del filo tagliente che ne può derivare e che non consentirebbe all utensile un taglio corretto. Di conseguenza l obiettivo è stato quello di realizzare uno strato che esprime in poco spessore le migliori caratteristiche di durezza, resistenza all usura e resistenza termica, garantendo una straordinaria stabilità del tagliente. Tutto ciò è possibile grazie alla tecnologia HDP che consente di realizzare rivestimenti con una struttura eccezionalmente compatta ed altamente legata al substrato. HDP Micro ha rivelato un potenziale straordinario anche in alesatura (utensili in HM) dove i concetti espressi per gli utensili di piccole dimensioni sono altrettanto importanti. Anche il processo di preparazione superficiale contribuisce ad ottenere il risultato ottimale, ma nel caso di utensili di piccole dimensioni deve essere riadattato per riuscire ad eliminare ogni sorta di imperfezione del tagliente senza creare però un eccessivo arrotondamento. TEST DI ALESATURA Utensili utilizzati: Alesatori in HM Ø 7,935 ( / +,2 mm ) Gli alesatori sono stati impiegati per alesare il foro di una biella in acciaio sinterizzato con la seguente composizione chimica : C =,3-,6%, Cu = 2,5-3,5%, Mn <,8%, S =,3-,5 %, altri <,5 %, Fe = restante L alesatore è utilizzato su un transfer MIKRON con i seguenti parametri : Velocità motore mandrino = 15 giri/min. corrispondente a una velocità di taglio di 37 mt/min. Avanzamento =,23 mm/giro Produttività della macchina = 55 pezzi/ora 25. TEST FRESATURA Utensile: Fresa Ø 6 Z/2 R.3 Fresatura di una superficie inclinata di 15 fresatura con passaggi alterni paralleli con alternanza di fresatura concorde e discorde. Materiale lavorato : W X38CrMoV51 temprato Hrc Parametri di lavoro utilizzati : Vt = 32 mt/min. => S 17 giri/min. F = 17 mm/min. => Fz =,5 mm/giro x dente Asportazione : ap = asportazione assiale =,5 mm ae = asportazione radiale =,5 mm (spostamento ad ogni passaggio) Sporgenza utensile da mandrino: 39,3 mm Tempo di contatto (1 passaggio): 1 ora, min., 34 sec. Percorso eseguito (1 passaggio): 99,529 mt. 1. N fori prodotti Metri lavorati TiAIN Std AlCrN Std AITiN Std HDPMicro TiAIN Std AlCrN Std AITiN Std HDPMicro Composto a base di Titanio Silicio Monostrato High Density Plasma 4.,25 1-1, Marrone 5

7 AD ALTE PRESTAZIONI La tecnologia HDP fra le altre innovazioni ha consentito di sviluppare RED, un molto versatile che trova quindi largo impiego in svariate applicazioni. HDP RED è stato difatti studiato per dare una risposta universale alle più tradizionali lavorazioni conferendo agli utensili un costante rendimento e prestazioni ai massimi livelli. Le caratteristiche peculiari di questo strato sono: Straordinaria tenacità = rappresenta il punto di forza di RED e ne determina proprio la versatilità e la capacità di esprimersi al meglio nei diversi impieghi (fresatura - foratura - maschiatura). Adesione al substrato = la tecnologia HDP consente di ottenere massimi livelli di aderenza dei rivestimenti alla superficie rendendo ancora più solidale il binomio utensile+. = lo strato altamente compatto di HDP RED riesce ad esprimere nei suoi 3 micron di spessore elevati valori di durezza che rappresentano una solida barriera all usura garantendo prestazioni straordinarie. Basso coefficiente d attrito = altra caratteristica importante ed esteticamente molto evidente per via della pregevole brillantezza dello strato. Anche il basso coefficiente d attrito di RED è reso possibile grazie alla tecnologia HDP che consente la deposizione di rivestimenti quasi totalmente privi di droplets (macro par- ticelle residue superficiali) che nei tradizionali rivestimenti ne condizionano la rugosità superficiale se non accuratamente rimosse. In fresatura lubrorefrigerata con utensili in HSS o HM in maschiatura a taglio o a rullare in foratura con punte in HSS - HDP RED rappresenta indubbiamente la soluzione ideale. TEST DI MASCHIATURA Test eseguito con maschi in HSS M22 Elicoidali 15 Filettatura di foro passante di 22 mm Materiale lavorato = 3MnBs(29HRC) Lavorazione in verticale - Lubrificazione con olio intero Velocità di taglio 2 mt TEST FRESATURA Test eseguito con frese in HSS Ø 4 Z/6 con rompi truciolo Lavorazione = sgrossatura Materiale lavorato = Custom 45 Lavorazione con lubrorefrigerante - Velocità di taglio = 15 mt/min. Avanzamento al dente =,1 mm/giro 8. 4 N fori filettati Minuti lavorati TiN TiCN HDP Red TiN TiCN HDP Red Composto a base di Titanio Multistrutturato High Density Plasma 3.5, Rosso 6

8 AD ALTE PRESTAZIONI La lavorazione di materiali sempre più hard to cut impone nuovi passi in avanti nello sviluppo e nella realizzazione dei rivestimenti PVD. Fase essenziale di tale sviluppo è l analisi e la comprensione dei meccanismi propri dell operazione di taglio in modo da riuscire a limitarne le azioni potenzialmente distruttive per l utensile. I processi di fresatura di acciai ad elevata durezza, generano difatti stress sia meccanici che termici che devono poter essere contrastati dalle proprietà intrinseche del. STS, che è da tempo concentrata nello studio dei fenomeni coinvolti nelle operazioni di taglio con asportazio- ne di truciolo ed introducendo l evoluto sistema di deposizione HDP, ha saputo cogliere tutto il potenziale della tecnologia PVD per realizzare HDP EVO, quanto di meglio si può offrire in aiuto ad un utensile destinato alle sfide più severe. HDP EVO combina quegli elementi fondamentali che gli conferiscono un eccellente resistenza meccanica ed una elevata stabilità sul tagliente. Le proprietà intrinseche dello strato infatti vengono esaltate dalle peculiari caratteristiche di deposizione del sistema HDP, che riesce così ad ottimizzare valori massimi di durezza, tenacità e resistenza al calore, garantendo la migliore adesione del al tagliente dell utensile. Queste condizioni rendono idoneo l utensile a sopportare le più estreme sollecitazioni derivanti dall energia che si sprigiona durante le lavorazioni più severe consentendo di contrastare efficacemente le forze di taglio. Durante i vari test che ne hanno favorito lo sviluppo, HDP EVO ha evidenziato una particolare attitudine per la lavorazione degli acciai inossidabili. TEST DI FRESATURA Fresa HM Torica Ø 8 mm z/4 - Materiale lavorato (55 HRC) Lavorazione non refrigerata - Operazione in svuotamento vasca 11x11 mm TEST DI FRESATURA Fresa UOP KMXW - Materiale lavorato AISI 316 Refrigerazione con emulsione - Operazione di cava Primo Utensile Secondo Utensile N. passate TiAIN std AITiN Std AlCrN Std HDP EVO Diametro Utensile 8 mm Velocità di taglio (Vc) Giri al minuto (n) 12 rpm Av. Dente (fz),25 mm Avanzamento (Vf) 127 mm/min numero taglienti (z) 4 Pr. Passata (Ap) 1 mm Pr. Passata (Ae) 1 mm Q Volume truciolo 12,73 cm3/min Minuti di lavoro AITiN std HDP EVO Diametro Utensile 1 mm Velocità di taglio (Vc) 4 m/min Giri al minuto (n) 1273 rpm Av. Dente (fz),25 mm Avanzamento (Vf) 127 mm/min numero taglienti (z) 4 Pr. Passata (Ap) 1 mm Pr. Passata (Ae) 1 mm Q Volume truciolo 12,73 cm3/min Composto a base di Alluminio e Titanio Monostrato High Density Plasma 3.5, Grigio scuro 7

9 AD ALTE PRESTAZIONI FORATURA PROFONDA Con il processo HDP STAR 4 STS punta ad un prodotto straordinariamente efficace per la foratura profonda. Dai test eseguiti si è notato infatti che le lavorazioni di foratura con utensili in HM abbisognano di nanostrati con tessitura differenziata, alternati all interno dello strato principale e realizzati in modo tale da consentire il massimo assorbimento degli stress residui da compressione. La possibilità offerta dalle nuove tecnologie HDP di poter disporre di elementi differenti per la fase di deposizione all interno della stessa carica, ha portato alla definizione di un coating con specifiche tecniche uniche nel suo genere e composto di ben 4 elementi dissimili. Grazie a parametri di processo determinati e affinati durante varie esperienze di laboratorio, si è arrivati a strutturare un multilayer che unisce un eccellente resistenza all usura a caldo ad un elevatissima tenacità, caratteristica quest ultima che permette la deposizione del anche in spessori elevati. Il particolare strato di HDP STAR 4 riesce ad esprimere il meglio del proprio potenziale quando le superfici dove appoggia vengono accuratamente preparate. Il prezioso intervento di polishing finale invece effettua un rodaggio dell utensile e conferisce un effetto straordinariamente liscio sulle superfici coinvolte dalla lavorazione facilitando lo scorrimento e l evacuazione del truciolo (vedi OTTIMIZZAZIONI DELLE SUPERFICI a pag.4) Numero fori AITiN std HDP Star4 TEST DI FORATURA HM con lubrificazione interna Materiale lavorato = (HB 23) Utensile = Punta HM Ø 8 mm con fori di lubrificazione interna Vt max = 17 m/min rpm = 676 Avanzamento =,3 mm/giro Profondità foratura = 4 x Ø Numero fori AITiN std HDP Star4 TEST DI FORATURA HM con lubrificazione esterna Materiale lavorato = (HB 23) Utensile = Punta HM Ø 8 mm Vt max = 1 m/min rpm = 4 Avanzamento =.13 mm/giro profondità foratura = 6 x Ø Composto a base Alluminio Titanio Silicio Multistrutturato High Density Plasma 3.8, > 9 Violetto 8

10 Combinando elementi come Alluminio, Cromo ed Azoto si ottiene un composto che rivela eccellenti valori di durezza e resistenza all usura anche quando esposto ad elevate temperature. Per mezzo della tecnologia PVD è possibile legare questi elementi in strati sottili per ottenere la struttura di AlCrN (Nitruro di Alluminio Cromo) che per le sue caratteristiche intrinseche trova larga applicazione nel campo dell utensileria per asportazione truciolo. STS a seguito di ulteriori sviluppi è riuscita a perfezionare la configurazione del AlCrN. dello strato consentendone l utilizzo anche a temperature molto elevate (1. C). Questo fa si che sebbene non disdegni gli impieghi con il lubrorefrigerante, sa esprimersi al meglio nelle lavorazioni a secco. Grazie infatti ad un nuovo e sofisticato processo di deposizione è stato possibile mettere a punto questo strato ribattezzato col nome di e capace ora di esprimere tutto il suo potenziale. si dimostra un molto duttile perché applicabile ad utensili in HSS per impieghi tradizionali, quanto ad utensili in HM per le lavorazioni più gravose. Questa universalità del è dovuta alla sua eccellente tenacità strutturale ed alla capacità di aderire al substrato con legami molto forti che ne fanno una formidabile barriera antiusura Test di Fresatura Le peculiari caratteristiche degli elementi che compongono conferiscono inoltre una straordinaria stabilità termica che innalza sensibilmente il punto di ossidazione Nitruro di Alluminio e Cromo Monostrato 3.2, > 9 Grigio azzurro metri lavorati TiAIN Std Materiale lavorato = temprato 38 HRC Lubrificazione = emulsione al 6% Utensile = fresa a semifinire in HM Ø 1 Z/4 Vt = 2 mt/min. fz =,45 mm/dente ae = 4mm ap = 8mm 9

11 WONDER ha origine dalle ricerche che hanno consentito di muovere i primi passi verso l introduzione dell elemento Alluminio nei composti depositati con tecnologia PVD. STS è riuscita a mettere a punto uno strato che doveva soddisfare la crescente necessità di conferire, ad utensili in HM, prestazioni tali da contrastare le criticità derivanti da quelle lavorazioni che divenivano sempre più impegnative. Nel corso degli anni WONDER ha subito varie evoluzioni che ne hanno migliorato la struttura ed incrementato le prestazioni tanto che rappresenta tutt oggi uno dei rivestimenti in produzione in STS fra i più richiesti dal mercato. WONDER si distingue per una differente alligazione degli alti tenori di alluminio che ne conferiscono elevata durezza e ottima resistenza meccanica rendendolo un molto valido in svariati impieghi, applicato principalmente ad utensili in HM. 25 TiCN TiAIN Std Test di Fresatura TiAlCN Usura in centesimi Wonder Materiale Lavorato = W3 HRc52 Utensile = Fresa HM Z6 Ø 8 mm Vt=3 m/min Av=573 mm/min Rpm = Operazione di contonatura 12 x,35 mm Nitruro di Alluminio Titanio Monostrato 3.4, Blu scuro 1

12 TiCN Il TiCN (carbo-nitruro di titanio) nasce da uno studio evolutivo del precursore TiN (nitruro di titanio), ereditandone le già apprezzate qualità ma migliorandone alcune caratteristiche. Difatti, grazie all introduzione del C (carbonio) all interno dello strato, si è riusciti ad ottenere una struttura che offre una durezza superiore di circa il 5 % rispetto a quella del TiN. TiCN PLUS È il risultato della sovrapposizione al TiCN del (MoS2). Questa combinazione si è rivelata spesso molto valida nelle operazioni di maschiatura, per effetto del fenomeno di lubrificazione apportato dal che, oltre a facilitare il taglio, consente una buona evacuazione del truciolo evitando le microsaldature che causano la rottura dell utensili. In conseguenza a ciò, il TiCN garantisce una più elevata resistenza all usura pur conservando un ottima tenacità che lo rende ideale applicato ad utensili per il taglio interrotto. Un ulteriore miglioramento del TiCN lo si è ottenuto sviluppando una struttura multilayer (multistrato) composta da centinaia di stratificazioni diverse che conferiscono un miglior controllo degli stress strutturali interni al. STS consiglia l impiego del TiCN abbinato ad utensili in HSS per operazioni di fresatura e maschiatura con utilizzo di lubrorefrigerante e nella specifica lavorazione dell acciaio inossidabile austenitico. COMPORTAMENTO MECCANICO DEL Corpi fermi Corpi in movimento Corpi a contatto Strato di la Grafite Struttura Rivestimento di utilizzo (max C) TiCN Carbonitruro di Titanio Multistrato 3.5, Grigio blu TiCN Plus Carbonitruro di Titanio + Bisolfuro di Molibdeno Multistrato 3.5 <, Grigio scuro 11

13 Sempre molto affascinante per la sua colorazione oro brillante, il TiN (nitruro di Titanio) è stato il primo PVD ad essere impiegato con successo in campo industriale, applicato ad utensili da taglio per l asportazione di truciolo. L entusiasmo per il TiN raggiunse i massimi livelli quando il mercato comprese che, grazie alla tecnologia PVD, era possibile la sua deposizione anche su di utensili in HSS (acciai rapidi) in quanto applicabile a temperature inferiori ai 5 C. Malgrado nel corso degli anni, la ricerca abbia consentito lo sviluppo di rivestimenti più complessi, il TiN rimane un prodotto di grande attualità e si fa tutt oggi apprezzare in molteplici applicazioni. Affinate le tecniche di deposizione, STS è in grado di proporre un TiN per utensili da taglio capace di esprimere tutte quelle peculiari caratteristiche che lo rendono interessante e molto efficace nelle più tradizionali lavorazioni per l asportazione di truciolo. Nitruro di Titanio Monostrato 2.2, Giallo oro 12

14 TECNOLOGIA PVD MAGNETRON SPUTTERING è un autolubrificante ed anti adesivo a base di MoS 2 (Bisolfuro di Molibdeno), e viene prodotto con tecnologia PVD Magnetron Sputtering. Sviluppato in ambito aerospaziale dall esigenza di trovare un alternativa ai lubrificanti tradizionali (es: olio, grasso) quando il loro utilizzo non è consentito, ha rivelato eccellenti proprietà tribologiche che lo hanno reso, in seguito, molto interessante per svariati campi d applicazione. Ottimo rodaggio per superfici ruvide (il diviene più liscio durante il rodaggio). Trasferimento positivo del film lubrificante sul corpo a contatto. può essere facilmente ri-rivestito. Se necessaria la rimozione è facilmente attuabile. PERCHÈ IL SI COMPORTA COSÌ Per comprendere il meccanismo di scorrimento, bisogna pensare alla struttura cristallina del bisolfuro di molibdeno, che è alla base del. Come si può vedere nelle illustrazioni sottostanti, la struttura del MoS 2 è simile a quella della grafite, con piani di scorrimento che si orientano nella direzione della sollecitazione, creando così un effetto lubrificante. CARATTERISTICHE TECNICHE Rivestimento monofase amorfo autolubrificante basato su MoS 2. Rivestimento Soft con bassissimo coefficiente d attrito (coefficiente d attrito in aria secca <.5). Rivestimento monostrato che può essere combinato con qualsiasi duro. Spessore funzionale del <.5 µm. deposizione <15 C. Residui di usura soft, lubrificanti (comportamento Fail-safe, cioè non si creano particelle abrasive dall usura del ). COMPORTAMENTO MECCANICO DEL Corpi fermi Corpi in movimento Corpi a contatto Strato di la Grafite Struttura MoS 2 Magnetron Sputtering -,1 1 <1 7 Grigio 13

15 APPLICAZIONE DEI RIVESTIMENTI MC RD EV S4 CL WN TN TP TI MO PL TA DI HON TOP Materiali da Lavorare Acciai non legati : Acciai legati: Acciai < 5 HRC Acciai > 5 HRC Acciai Inossidabili Ghisa Fresatura Foratura Alesatura Maschiatura a Taglio Maschiatura a Rullare Frese per Filetti Microutensili Steel Carbide Steel Carbide Steel Carbide Steel Steel Carbide Carbide RD / TN WN / CL RD / TN S4 (HON+TOP) RD MC RD RD WN / CL MC WN / CL WN / CL WN / CL S4 (HON+TOP) RD MC RD WN / CL MC RD / CL WN / CL RD / TN S4 (HON+TOP) RD MC RD RD WN / CL MC WN / CL WN / CL WN / CL S4 (HON+TOP) RD MC RD WN / CL MC WN / CL WN / CL WN+PL / CL S4 (HON+TOP) RD MC RD WN / CL MC WN / CL EV / CL (HON) WN+PL / CL S4 (HON+TOP) RD MC RD EV / CL MC EV (HON) S4 (HON+TOP) MC EV MC EV (HON) S4 (HON+TOP) MC EV MC WN EV WN S4 (HON+TOP) RD MC RD RD EV MC WN EV WN S4 (HON+TOP) RD MC RD EV MC WN / CL EV / CL (HON) WN + PL / CL S4 (HON+TOP) RD MC RD EV / CL MC WN / CL EV / CL (HON) WN + PL / CL S4 (HON+TOP) WN MC RD EV / CL MC Leghe Al Mg WN (TOP) MC WN + PL S4 (TOP) WN (TOP) MC (TOP) TP RD MC MC Leghe Alluminio (Si < 6 %) Leghe Alluminio (Si > 6 %) WN (TOP) MC / EV (TOP) WN + PL S4 (TOP) / TA WN (TOP) MC (TOP) / TA TP RD MC / EV (TOP) MC WN (TOP) / TA EV (TOP) / TA WN + PL / TA S4 (TOP) / TA WN(TOP) / TA MC (TOP) / TA RD / TA RD EV (TOP) / TA MC (TOP) / TA Leghe di Titanio WN / CL EV WN / CL S4 (HON+TOP) WN (TOP) MC RD RD EV MC Inconel e Leghe di Nichel Ottone / Bronzo / Alpacca WN / CL EV WN / CL (TOP) S4 (TOP) WN (TOP) MC RD EV MC WN (TOP) / TA WN (TOP) / TA WN + PL / TA S4 (TOP) / TA WN (TOP) MC (TOP) / TA TP RD WN (TOP) / TA MC Rame WN (TOP) / TA WN (TOP) / TA WN + PL / TA S4 (TOP) / TA WN (TOP) MC (TOP) / TA TP RD WN (TOP) / TA MC Grafite TA / DI TA / DI MC / TA TA / DI TA / DI Materiali Compositi TA / DI TA / DI MC / TA TA / DI TA / DI Lavorazione con utilizzo di lubrificante Lavorazione con lubrificazione minimale (MQL) Preparazione del tagliente pre-coating (Honing) Lucidatura post-coating (Topping) Le caselle contengono indicazioni relative ai rivestimenti che STS consiglia per le diverse applicazioni. Ogni casella può contenere 1 / 2 opzioni. Alcune opzioni suggeriscono l impiego combinato di 2 rivestimenti Es: Wonder + PLC (WN + PL) La dove è indicato (HON) e (TOP) si suggerisce di adottare i trattamenti di ottimizzazione superficiale. 14

16 RIVESTIMENTI A RICHIESTA Carbonio Monostrato 1.5, Grigio Scuro Carbonio Monostrato 5.3,1 1-2 <1 6 Nero Policristallino Monostrato Monostrato 1., Grigio scuro Nitruro di Cromo Monostrato 1.8, Grigio chiaro Nitruro di Zirconio Monostrato 1.6, Giallo chiaro Nitruro di Titanio Alluminio + Carbonio amorfo Multistrato 3., Grigio scuro 15

17 DECOATING DECOATING La sempre crescente richiesta di performance superiori, porta ad un continuo sviluppo di soluzioni migliorative per gli utensili, con conseguente arricchimento del valore intrinseco di ogni articolo. Per preservare nel tempo questo valore acquistano maggiormente importanza le tecniche volte a massimizzare in ogni circostanza il rendimento dell utensile. Fra queste, il decoating riveste un ruolo cruciale. L assidua evoluzione dei coating richiede una concomitante evoluzione delle tecniche di decoating, ovvero il processo che deve rimuovere lo strato duro depositato ma nel contempo non deve inficiare minimamente le caratteristiche di base dell utensile (es. non deve generare il fenomeno di cobalt leaching negli utensili in metallo duro). Mentre le tecniche utilizzate per l acciaio rapido sono state sempre poco invasive nei confronti del materiale, nel caso di utensili in metallo duro la presenza di cobalto come legante ha reso più difficoltosa questa operazione. Inoltre, proprio su tali utensili la ricerca di performance ha spinto l utilizzo di elementi di lega sempre più dissimili. Tutto ciò richiede che l operazione di decoating venga svolta in maniera oculata e precisa, mediante l utilizzo di tecniche e prodotti chimici sempre rivolti ad ottenere il massimo vantaggio operativo ma con un occhio vigile anche alla sicurezza e all ecologia. Le prime tecniche di decoating storicamente si sono concentrate su utensili in HSS, dove la sovrapposizione di strati successivi (re-coating) sui fianchi dei taglienti portava ad accumulare errori su grandezze geometriche essenziali, quali gli angoli di pressione e di spoglia. La soluzione ideale si rivelò quella di rimuovere sistematicamente prima di ogni riaffilatura la pre-esistente ricopertura, in modo anche da favorire l operazione stessa di rettifica del petto dei taglienti. Materiale Utensile Profondità V max f 38MnV35 (8 N/mm2) Punta in HM Ø 1 mm 2 mm 85 m/min,25 mm/giro Cricca del materiale dovuta a cobalt leaching. Il è aderente al materiale. 6 5 Materiali lavorati Nuda Nuova Ricoperta Riaffilata Decoating- Riaffilata-Ricoperta TiN WONDER Prima Dopo Prima Dopo Prima Dopo 16

18 APPLICAZIONI PVD PER INSERTI A FISSAGGIO MECCANICO L incessante ricerca finalizzata a realizzare un specifico per inserti a fissaggio meccanico, ha favorito lo sviluppo di un nuovo strato ad alto contenuto di Alluminio ma di spessore molto più elevato rispetto allo standard. Questo depositato con tecnologia PVD e che prende il nome di CUTMILL, grazie ad una sofisticata struttura composta da nanostratificazioni di differenti elementi, raggiunge lo straordinario spessore di 5-7 µm. E proprio anche grazie a questa eccezionale condizione che CUTMILL permette di raggiungere livelli prestazionali notevolmente superiori agli standard attuali. Altra caratteristica che fa di CUTMILL il ideale, è la capacità di resistere alle alte temperature (fino 9 C) per effetto della ridotta conducibilità termica che consente di trasferire al truciolo buona parte del calore generato dal taglio. sfruttamento migliore dell inserto ed un suo utilizzo prolungato nel tempo. I campi d applicazione dove CUTMILL oggi è maggiormente apprezzato, spaziano dalla lavorazione di materiali bonificati (54/56 HRC), alla fresatura, tornitura e troncatura di ghisa ad alta o bassa densità e di alluminio con elevate percentuali di Silicio. Nelle lavorazioni più tradizionali CUTMILL permette di aumentare i parametri di avanzamento e di asportazione per ridurre i tempi del processo produttivo e di conseguenza i costi di produzione. CUTMILL si pone inoltre come valida alternativa ai rivestimenti CVD. L elevata durezza di CUTMILL (> 4. HV) garantisce un eccellente protezione all usura e rende possibile uno Nitruro di Alluminio Titanio Monostrato 3.2, > 9 Nero 17

19 APPLICAZIONI PVD PER INSERTI A FISSAGGIO MECCANICO AD ALTE PRESTAZIONI Composto a base di Titanio Multistrutturato High Density Plasma 3.5, Rosso Nitruro di Alluminio Titanio Monostrato 3.4, Blu scuro di utilizzo (max C) Carbonitruro di Titanio Multistrato 3.5, Grigio blu di utilizzo (max C) Nitruro di Titanio Monostrato 2.2, Giallo oro 18

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