ad asportazione di truciolo

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1 Lavorazioni ad asportazione di truciolo

2 FORMAZIONE DEL TRUCIOLO Per l interpretazione del processo di formazione del truciolo useremo il modello detto taglio ortogonale (tagliente perpendicolare alla velocità di taglio). La formazione del truciolo avviene sul un piano detto piano al scorrimento o zona primaria di taglio. Una seconda zona particolarmente interessante del truciolo e la zona secondaria di taglio. In questa zona avvengono importanti fenomeni da tenere sotto controllo, di natura meccanica, chimica e chimico- fisica.

3 Geometria del tagliente Le caratteristiche del tagliente sono determinate dai tre angoli principali Angolo di spoglia α Angolo di taglio β Angolo di spoglia superiore γ

4 Controllo del truciolo

5 Tagliente di riporto (T.d.r.) Il tagliente di riporto è un fenomeno che avviene sul petto dell utensile legato alla temperatura e pressione a cui è legata la zona di contatto tra il petto dell utensile e il truciolo. Consiste in un accumulo di particelle che si saldano sul petto dell utensile.

6 L angolo di spoglia superiore positivo (+γ) risulta adatto per materiali plastici e lavorazioni leggere. I suoi effetti sono i seguenti: aumento dell angolo d scorrimento φ riduzione del ricalcamento del truciolo, delle forze di taglio e della potenza assorbita; riduzione del fenomeno della formazione del tagliente di riporto; diminuzione e perciò indebolimento dell angolo di taglio β; riduzione della sezione dell utensile resistente alla flessione provocata dalla forza tangenziale Ft.

7 L angolo di spoglia superiore negativo (-γ) è adatto per materiali duri e fragili, lavorazioni pesanti, taglio interrotto e asportazione di croste superficiali. I suoi effetti sono seguenti: diminuzione dell angolo di scorrimento φ aumento del ricalcamento del truciolo, delle forze di taglio e della potenza assorbita incremento del fenomeno della formazione del tagliente di riporto; predisposizione per l insorgere di vibrazioni; aumento della sezione dell utensile resistente alla flessione provocata dalla tangenziale Ft.

8 1.3 Sviluppo di calore del asportazione del truciolo Gran parte dell energia meccanica fornita per asportare il truciolo si trasforma in calore che si localizza nelle seguenti tre zone: 1. Zona di scorrimento plastico del truciolo 2. Zona di strisciamento tra pezzo lavorato e utensile 3. Zona di strisciamento tra truciolo e petto dell utensile

9 La maggior parte del calore generato nel processo viene eliminata dalla zona di taglio attraverso il truciolo. Le eccessive temperature sono la causa primaria di un insufficiente durata del tagliente e delle limitazioni alle velocità di taglio.

10 1.4 I materiali per la costruzione dei utensili Le tre principali caratteristiche che i materiali da taglio devono possedere per essere impiegati con le più elevate velocità di taglio e di avanzamento, sono: Resistenza al logoramento Tenacità Durezza a caldo (WR) (T) (HH) Capacità di non consumarsi Capacità di non rompersi Capacità di mantenere durezza e stabilità chimica a elevate temperature.

11 Tipi di materiali da taglio Acciai speciali rapidi e superrapidi (HSS) Carburi metallici sinterizzati (metalli duri) Materiali ceramici: cermet e ceramica Nitruro cubico di boro (CBN) Diamante policristallino (PCD)

12 Rappresenta le caratteristiche di durezza (misurata in HV) e di tenacità (espressa come resistenza a flessione N/mm 2 ) dei materiali per utensili che vengono più comunemente utilizzati in officina.

13 Le temperature massime alle quali possono operare i materiali considerati, oltre le quali si verificano notevoli perdite di durezza con cedimenti del tagliente.

14 1.4.1 Acciai speciali rapidi e super rapidi Utensili impiegati alla bassa velocità di taglio e nelle operazioni che richiedono elevata tenacità. Non sono adatte per lavorazioni che implicano una temperatura di taglio elevata e forniscono un volume di truciolo relativamente basso. Gli acciai per utensili sono classificati dalla tabella UNI 2955 Che li suddivide in tre famiglie: o utilizzati per la costruzione di raschietti, scalpelli, maschi (C100 KU, C140 KU) o utilizzati per utensili sottoposti a urti violenti (55WCrV 8KU), lame per cesoie (X165 CrMoW 12KU),stampi di materie plastiche (X31 Cr 13 KU) o acciai rapidi quelli che non contengono cobalto (X78 WV 18 1 KU, X87 WMoV KU ecc) e acciai super rapidi quelli che contengono cobalto ecc).

15 Acciai super rapidi sono quelli che contengono cobalto (X80 WCoV KU, X90 WCoMoV KU. Questo elemento migliora la resistenza alle temperature elevate, poiché meno sensibile al rinvenimento.

16 Carburi metallici sinterizzati METALLI DURI Il metallo duro è un prodotto della metallurgia delle polveri ed è composto essenzialmente da carburi inglobati in una matrice di legante metallico. I carburi metallici sono particolarmente duri; quelli di tungsteno (WC), titanio (TiC), tantalio (TaC) niobio (NbC) sono più utilizzati. Il legante è principalmente cobalto (Co). Inoltre, i carburi sono solubili l uno nell altro. I carburi hanno dimensioni comprese tra 1 e 10 micron, normalmente costituiscono il 60-95%, in volume, di elementi duri. I carburi di titanio e di tantalio sono più stabili del carburo di tungsteno e contribuiscono gli effetti provocati dall acciaio al alte temperature. Il carburo di titanio è estremamente duro, ma subisce una riduzione della durezza quando le temperature raggiungono i valori originati dalle elevate velocità di taglio. Attraverso l aggiunta di altri carburi, come TiC ed Tac, venne sviluppato un metallo duro più adatto alla lavorazione dell acciaio. Carburo di: Tungsteno (WC) Tantalio (TaC) Titanio (TiC) Niobio (NbC) Legante: Cobalto (Co)

17 Fabbricazione dei metalli duri 1. produzione della polvere 2. pressatura dei compatti 3. sinterizzazione 4. trattamento dell inserto 5. rivestimento

18 CLASSIFICAZIONE DEL METALLO DURO P (01 50) colore azzurro: per lavorazioni di materiali a truciolo lungo e di leghe che provocano grandi logoramenti ( acciaio, acciaio fuso di media e bassa resistenza, ghisa malleabile); M (10 40) colore giallo arancio: per lavorazioni di materiali più difficili a truciolo lungo e corto e di leghe che provocano medi logoramenti (acciaio al manganese, acciaio inossidabile austenitico, leghe resistenti al calor, ghisa grigia) K (01 40) colore rosso mattone: per lavorazioni di materiali ferrosi a truciolo corto, di materiali non ferrosi, di materiali non metallici e di materiali che provocano grandi logoramenti (ghisa, acciaio temperato, alluminio, bronzo, plastica) N I metalli non ferrosi, come l alluminio, il rame, l ottone, ecc. sono piu duttili. L alluminio con un tenore di silicio del 13% e molto abrasivo. Generalmente, gli inserti con taglienti affilati permettono di lavorare con alte velocità di taglio, e anche la loro durata e elevata. S Le Superleghe Resistenti al Calore comprendono una grande varieta di materiali fortemente legati a base di ferro, nichel, cobalto e titanio. Sono materiali con tendenza all incollamento, che creano tagliente di riporto, si induriscono durante la lavorazione (incrudimento) e generano calore. Sono simili ai materiali del campo ISO M ma molto più difficili da lavorare e determinano una riduzione della durata dei taglienti. H Questo gruppo comprende acciai di durezza compresa tra 45 e 65 HRc e anche ghisa fusa in conchiglia nell ordine di HB. Per la loro durezza, sono difficili da lavorare. Questi materiali generano calore durante la lavorazione e sono molto abrasivi per il tagliente.

19 Variazione dei parametri e della resistenza al variare della qualità del metallo duro P M K Velocità di taglio Avanzamento Resistenza al logoramento (WR) Tenacità (T)

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23 Cermet Il nome cermet deriva da ceramica/metallo, a indicare è composta da particelle di ceramica e un legante metallico. I cermet son dei carburi sinterizzati costituiti da carburi e nitruri di titanio (TiC, TiN). Materiali da utilizzare in lavorazioni stabili e senza taglio interrotto. Caratteristiche Materiali ceramici Ceramica La sostanza di base che compone questi inserti è l ossido di alluminio (Al2O3) anche detta allumina o il nitruro di silicio (Si3N4). Le ceramiche a base di di ossido di alluminio possono essere utilizzare pura o mista con l aggiunta di una fase metallica fino al max del 40% di carburo di titanio o nitruro di titanio. Impiegate prevalentemente per la lavorazione di ghisa grigia, nodulare, acciai duri temprati e leghe resistenti al calore. Caratteristiche Elevata resistenza all usura Elevata durezza a caldo Elevata stabilità chimica Elevate velocità di taglio Scarsa tendenza alla formazione del tagliente di riporto Elevati volumi di truciolo Elevata durata Elevata durata

24 Nitruro cubico di boro (CBN) Il nitruro cubico di boro è uno dei materiali più duri esistenti, secondo solo al diamante. Il CBN viene ottenuto per sinterizzazione che prevede elevate temperature e pressioni per inglobare i cristalli cubici di boro in un legame ceramico o metallico. Hanno un costo molto alto ma è sempre più utilizzato per la lavorazione di acciaio e ghisa temprati, leghe resistenti al calore, ghisa perlitica. Con gli inserti in CBN si possono ottenere eccellenti finiture superficiali (Ra 0.3) con tolleranze strette (+/- 0.01) infatti in certi casi permettono di sostituire la rettificatura con operazioni di tornitura. Caratteristiche Elevata durezza ad alte temperature (2000 C) Buona stabilità chimica Durata maggiore di metalli dure e ceramica Tenacità maggiore della ceramica

25 Diamante policristallino (PCD) Il diamante più duro esistente è il diamante naturale monocristallino seguito dal diamante sintetico policristallino. Per ottenere gli inserti gli inserti i cristalli fini di diamante vengono legati durante la sinterizzazione e a temperatura a e pressione esso e ee elevata a generando e notevole oe durezza, resistenza all usura e fragilità. Per motivi di fragilità il PCD viene saldobrasato sugli inserti di metallo duro. Utilizzato per la lavorazione di: Fattori che ne limitano l utilizzo Leghe abrasive a base di silicioalluminio Materiali compositi, resine, gomme e plastiche Il carbonio tende a legare con il ferro e per tale motivo non possono essere utilizzate nelle lavorazioni delle leghe ferrose Carburi normali o sinterizzati Costo molto alto Metalli antifrizione, bronzi e ottoni, piombo e leghe di magnesio e zinco Necessità di mantenere basse le temperature sul tagliente (<750 C)

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