MATRAL ntroduzione 2 da taglio ntroduzione e definizioni Metallo duro rivestito () ermet (T, ) eramica (A, N, ) Nitruro di boro cubico policristallino, N (N) iamante policristallino, P (P) Usura sui taglienti Qualità Sandvik oromant 4 7 8 9 9 0 da lavorare lassificazione dei materiali ampo SO P, acciaio ampo SO M, acciaio inossidabile ampo SO K, ghisa ampo SO N, materiali non ferrosi ampo SO S, leghe resistenti al calore ampo SO, acciaio temprato efinizione di lavorabilità Tabella di riferimento dei materiali 6 8 22 26 2 5 6 7
A ntroduzione resatura ilettatura oratura ntroduzione Per processi di lavorazione produttivi e senza inconvenienti, è importante abbinare il materiale da taglio più adatto (qualità di metallo duro) e la geometria dell inserto al materiale del pezzo da lavorare. Tuttavia, vi sono anche altri parametri, come i dati di taglio, il percorso utensile, ecc. che sono fondamentali per ottenere buoni risultati. n questo capitolo sono riportate tutte le informazioni base sui seguenti argomenti: materiali da taglio, come metallo duro, ceramica, N, P, ecc. materiali da lavorare e classificazioni dal punto di vista della lavorabilità. Per maggiori dettagli sulla lavorazione dei vari materiali del pezzo con utensili diversi, vedere la sezione nformazioni preliminari in, apitolo A, scanalatura, apitolo, resatura, apitolo e oratura, apitolo. P N M S K nformazioni/ 2
da taglio A da taglio La scelta del materiale da taglio e della qualità di metallo duro è una fase importante della pianificazione di un operazione ad asportazione di truciolo. Pertanto, è importante avere una conoscenza di base del materiale di ciascun utensile da taglio, in modo da poter fare una scelta corretta per ogni applicazione. Tra i fattori da considerare vi sono il materiale da lavorare, la tipologia e la forma del pezzo, le condizioni operative e il livello di qualità superficiale richiesto per ciascuna operazione. Questo capitolo si propone di fornire ulteriori informazioni sul materiale di ciascun utensile da taglio e sui suoi vantaggi oltre a consigli per un utilizzo ottimale. noltre, il capitolo comprende una panoramica della gamma completa delle qualità Sandvik oromant per ogni campo di applicazione odici a due lettere per la designazione dei materiali da taglio Metalli duri: W T Metallo duro non rivestito contenente principalmente carburo di tungsteno (W). Metallo duro non rivestito, chiamato anche cermet, contenente principalmente carburi di titanio (T) o nitruri di titanio (TN), oppure entrambi. Metalli duri come sopra, ma rivestiti. eramiche: materiali da taglio hanno diverse combinazioni di durezza, tenacità e resistenza all usura e sono suddivisi in varie qualità con caratteristiche specifiche. n generale, un materiale da taglio che dia buoni risultati nel suo campo applicativo dovrebbe essere: duro, per resistere all usura sul fianco e alla deformazione tenace, per resistere alle macrorotture non reattivo nei confronti del materiale del pezzo da lavorare chimicamente stabile, per resistere all ossidazione e alla diffusione resistente alle repentine variazioni termiche. A M N eramica contenente principalmente ossido di alluminio (Al 2 O ). eramica mista contenente principalmente ossido di alluminio (Al 2 O ) ma anche componenti diversi dagli ossidi. eramica contenente principalmente nitruro di silicio (Si N 4 ). eramica come sopra, ma rivestita. Per ulteriori informazioni sui vari tipi di usura, vedere nformazioni/, apitolo. iamante: P iamante policristallino ¹ ) Nitruro di boro: N Nitruro di boro cubico ¹ ) ¹) l diamante policristallino ed il nitruro di boro cubico sono anche detti materiali da taglio superduri. ilettatura resatura oratura nformazioni/
A ilettatura resatura oratura da taglio Metallo duro rivestito () l metallo duro rivestito rappresenta attualmente l 80-90% di tutti gli inserti per utensili da taglio. l successo di questo materiale è dovuto alla sua straordinaria combinazione di resistenza all usura e tenacità, ed alla sua peculiarità di essere modellato in forme complesse. l metallo duro rivestito combina il proprio substrato con un rivestimento. nsieme, questi due elementi costituiscono una qualità, che viene realizzata su misura per il suo campo applicativo. Rivestimento V efinizione e caratteristiche V sta per hemical Vapor eposition, deposizione chimica mediante vapore. l rivestimento V è ge nera to per mezzo di reazioni chimiche a temperature di 700-050. rivestimenti V sono caratterizzati da un elevata resistenza all usura e un eccellente adesione al metallo duro. l primo metallo duro con rivestimento V è stato rivestito con uno strato singolo di carburo di titanio (Ti). rivestimenti di ossido di alluminio (Al 2 O ) e nitruro di titanio (TiN) sono stati introdotti successivamente. Più recentemente, sono stati sviluppati i rivestimenti moderni a base di carbonitruro di titanio, (MT-Ti(,N) o MT-TiN, anche detto MT-V), per migliorare le qualità, puntando sulla loro caratteristica di mantenere intatta l interfaccia con il metallo duro. moderni rivestimenti V abbinano MT-Ti(,N), Al 2 O e TiN. Le caratteristiche dei rivestimenti sono migliorate continuamente in termini di adesione, tenacità e resistenza all usura, grazie a interventi di ottimizzazione microstrutturale e post-trattamenti. MT-Ti(,N) - La sua durezza garantisce una buona resistenza all usura per abrasione, con conseguente diminuzione dell usura sul fianco. V-Al 2 O La sua inerzia chimica e la sua bassa conducibilità termica, lo rendono resistente all usura per craterizzazione. unge anche da barriera termica per aumentare la resistenza alla deformazione plastica. Applicazioni Le qualità di metallo duro rivestito rappresentano la scelta prioritaria per un ampia gamma di utensili e applicazioni. V-TiN - Migliora la resistenza all usura ed è utilizzato per rilevare l usura. Post-trattamenti - Aumentano la tenacità del tagliente nei tagli interrotti e riducono la tendenza all incollamento. Le qualità con rivestimento V sono la scelta prioritaria per un ampia gamma di applicazioni in cui la resistenza all usura rappresenta un fattore importante. Queste applicazioni generalmente si trovano nella tornitura generale e barenatura di acciaio, in cui la resistenza all usura da craterizzazione è garantita dai rivestimenti V di elevato spessore, nella tornitura generale di acciai inossidabili e nelle qualità di fresatura nei campi SO P, SO M, SO K. Nella foratura, le qualità V sono generalmente usate negli inserti periferici. nformazioni/ 4
Rivestimento PV efinizione e caratteristiche rivestimenti PV (Physical Vapor eposition - eposizione fisica mediante vapore) sono ottenuti a tem pera ture relativamente basse (400-600 ). l processo si basa sull evaporazione di un metallo che reagisce, ad esempio, con l azoto per formare un rivestimento duro di nitruro sulla superficie dell inserto. rivestimenti PV aumentano la resistenza all usura di una qualità, grazie alla loro durezza. Le loro tensioni di compressione contribuiscono inoltre ad aumentare la tenacità del tagliente e la resistenza alla formazione di cricche a pettine. costituenti principali del rivestimento PV sono descritti sotto. rivestimenti moderni sono ottenuti combinando questi costituenti in vari strati e/o rivestimenti lamellari depositati in sequenza. rivestimenti lamellari sono composti da numerosi strati sottili, nell ordine di nanometri, che rendono il rivestimento ancora più duro. PV-TiN - l nitruro di titanio è stato il primo rivestimento PV. È versatile ed ha un colore dorato. PV-Ti(,N) - l carbonitruro di titanio è più duro del TiN e conferisce una maggiore resistenza all usura sul fianco. PV-(Ti,Al)N - l nitruro di alluminio e titanio ha un elevata durezza abbinata alla resistenza all ossidazione, che contribuisce ad aumentare la resistenza generale all usura. PV-Ossido - È utilizzato per la sua inerzia chimica ed elevata resistenza all usura per craterizzazione. Applicazioni Le qualità con rivestimento PV sono consigliate per taglienti tenaci e tuttavia affilati, oltre che per i materiali con tendenza all incollamento. Queste applicazioni sono molto diffuse e riguardano tutte le frese a candela e punte integrali e la maggior parte delle qualità per scanalatura, filettatura e fresatura. Le qualità con rivestimento PV sono anche largamente utilizzate per applicazioni di finitura e come qualità dell inserto centrale nella foratura. da taglio A ilettatura resatura oratura 5 nformazioni/
A da taglio Metallo duro efinizione e caratteristiche l metallo duro è un prodotto della metallurgia delle polveri: è un materiale composto essenzialmente da particelle di carburo di tungsteno (W) e da un legante ricco di cobalto metallico (o). l metallo duro assume la sua forma tramite un processo di pressatura delle polveri o attraverso una tecnica di stampaggio a iniezione, quindi sinterizzato fino alla massima densità. ilettatura resatura oratura metalli duri per le lavorazioni ad asportazione di truciolo sono costituiti per oltre l 80% da una fase dura di W. Tra gli altri componenti importanti figurano ulteriori carbonitruri cubici, utilizzati specialmente per le qualità sinterizzate a gradienti. La dimensione della grana del W è uno dei parametri più importanti per variare il rapporto durezza/tenacità di una qualità; una grana fine è sinonimo di durezza maggiore ad un determinato contenuto della fase legante. La quantità e la composizione del legante arricchito di o consentono di controllare la tenacità e la resistenza alla deformazione plastica della qualità. A parità di dimensioni della grana del W, un aumento della quantità del legante genera una qualità più tenace, con una maggiore tendenza all usura per deformazione plastica. Un tenore di legante troppo basso, invece, può risultare in un materiale fragile. Applicazioni W con grana a dimensione media-grossolana l W a grana media-grossolana offre ai metalli duri un eccellente combinazione di elevata resistenza a caldo e tenacità. Questa soluzione è utilizzata insieme ai rivestimenti V o PV per ottenere qualità destinate a essere impiegate in tutti i campi. W con grana a dimensione fine o submicronica l W a grana fine o submicronica è utilizzato per taglienti affilati con rivestimento PV per aumentare ulteriormente la robustezza del tagliente affilato. Un altro vantaggio è rappresentato dall eccezionale resistenza ai carichi termici e meccanici ciclici. Tra le applicazioni tipiche figurano: punte integrali di metallo duro, frese a candela integrali di metallo duro, inserti per troncatura e scanalatura, e qualità di fresatura per finitura. Metallo duro con gradiente La doppia caratteristica benefica dei gradienti viene sfruttata vantaggiosamente in combinazione con i rivestimenti V in molte qualità che rappresentano la scelta prioritaria per tornitura, troncatura e scanalatura di acciai e acciai inossidabili. Metallo duro non rivestito (W) efinizione e caratteristiche Le qualità di metallo duro non rivestite rappresentano solo una piccola parte della gamma totale. Queste qualità sono composte da W/o semplice oppure hanno una quantità elevata di carbonitruri cubici. Applicazioni Le applicazioni più tipiche sono la lavorazione di RSA (Superleghe Resistenti al alore) o leghe di titanio e la tornitura di materiali temprati a bassa velocità. La velocità di sviluppo di usura delle qualità di metallo duro non rivestito è rapida ma controllata, con un azione di auto-affilatura dei taglienti. carbonitruri cubici, anche detti fase γ, generalmente vengono aggiunti per aumentare la durezza a caldo e per creare dei gradienti. gradienti sono utilizzati per combinare l elevata resistenza alla deformazione plastica con la tenacità del tagliente. carbonitruri cubici concentrati nel tagliente migliorano la resistenza a caldo laddove è necessario. Oltre il tagliente, una struttura con un legante arricchito di carburo di tungsteno inibisce la formazione di cricche e fratture da martellamento truciolo. nformazioni/ 6
da taglio A ermet (T) efinizione e caratteristiche l cermet è un metallo duro in cui le particelle dure sono a base di carburo titanio invece che di carburo di tungsteno. l nome ermet è stato coniato unendo le parole ceramica e metallo. n origine, i cermet erano materiali compositi di Ti e nichel. moderni cermet sono privi di nichel e hanno una struttura composta principalmente da particelle di carbonitruro di titanio Ti(,N), una seconda fase dura di (Ti,Nb,W) (,N) e un legante di cobalto arricchito di W. l Ti(,N) conferisce alla qualità una maggiore resistenza all usura, la seconda fase dura aumenta la resistenza alla deformazione plastica e la quantità di cobalto serve a controllare la tenacità. n confronto al metallo duro, il cermet ha una maggiore resistenza all usura e una minore tendenza all incollamento. altro canto, tuttavia, ha una minore resistenza alla compressione e inferiore resistenza agli shock termici. cermet possono anche avere un rivestimento PV per aumentare la loro resistenza all usura. ilettatura Applicazioni Le qualità cermet sono utilizzate in applicazioni con tendenza all incollamento, dove la formazione di tagliente di riporto rappresenta un problema. l modello di usura con effetto di auto-affilatura è tale da mantenere basse le forze di taglio anche dopo lunghi tempi di contatto. Nelle operazioni di finitura, ciò consente di prolungare la durata del tagliente e di lavorare con tolleranze strette, ottenendo superfici splendenti. Tra le applicazioni tipiche figurano la finitura di acciai inossidabili, ghise nodulari, acciai a basso tenore di lega e acciai ferritici. cermet possono anche essere utilizzati come risolutori di problemi in tutti i materiali ferrosi. Suggerimenti Utilizzare bassi avanzamenti e piccole profondità di taglio. Sostituire il tagliente quando l usura sul fianco raggiunge 0, mm. vitare le microfessurazioni termiche e rotture lavorando senza refrigerante. resatura oratura 525 T505 T50 T525 Qualità cermet tenace e rivestita per tagli interrotti, tornitura. Qualità cermet resistente all usura per tagli continui, tornitura. Qualità per fresatura, per ottenere superfici splendenti. Qualità per operazioni di finitura in troncatura e scanalatura. 7 nformazioni/
A da taglio eramica (A, M, N, ) efinizione e caratteristiche Tutti gli inserti in ceramica sono caratterizzati da un elevata resistenza all usura ad alte velocità di taglio. La gamma comprende numerose qualità ceramiche per varie applicazioni. ilettatura Le ceramiche agli ossidi sono a base di ossido di alluminio (Al 2 O ), con l aggiunta di ossido di zirconio (ZrO 2 ) per inibire la formazione di cricche. Questa soluzione permette di ottenere un materiale chimicamente molto stabile, ma non resistente agli shock termici. () Le ceramiche miste sono rinforzate con l aggiunta di particelle a base di carburi cubici o carbonitruri (Ti, Ti(,N)). iò comporta un miglioramento della tenacità e della conducibilità termica. (2) Le ceramiche rinforzate con fibre di whisker sfruttano i whisker di carburo di silicio (Si w ) per ottenere un notevole aumento della tenacità e consentire l utilizzo del refrigerante. Le ceramiche rinforzate con whisker sono ideali per la lavorazione di leghe a base di Ni. () Le ceramiche a base di nitruro di silicio (Si N 4 ) sono un altro gruppo di materiali ceramici. loro cristalli allungati consentono di ottenere un materiale autorinforzato con un elevata tenacità. Le qualità a base di nitruro di silicio danno buoni risultati nella ghisa grigia, ma la ridotta stabilità chimica ne limita l utilizzo in altri materiali da lavorare. Le qualità Sialon (SiAlON) combinano la resistenza di un reticolo auto-rinforzato con nitruro di silicio con una maggiore stabilità chimica. Le qualità SiAlON sono ideali per la lavorazione delle Superleghe Resistenti al alore (RSA). resatura oratura Applicazioni Le qualità ceramiche si prestano ad una vasta gamma di applicazioni e materiali; nella maggior parte dei casi si tratta di operazioni di tornitura ad alta velocità, ma possono essere impiegate anche per operazioni di scanalatura e fresatura. Le caratteristiche specifiche delle singole qualità ceramiche consentono di ottenere un elevata produttività, quando utilizzate correttamente. Per ottenere buoni risultati, infatti, è importante conoscere bene le condizioni in cui è possibile utilizzarle e come impiegarle. limiti della ceramica sono generalmente connessi alla resistenza agli shock termici e alla tenacità alla rottura. () (2) () 620 6050 650 670 690 6090 690 6060 6065 eramica a base di ossidi per la finitura ad elevate velocità delle ghise grigie in condizioni stabili e a secco. eramica mista per operazioni di finitura leggere e continue su materiali temprati. eramica mista per finitura ad elevate velocità di ghise grigie e materiali temprati e per operazioni di semifinitura di Superleghe Resistenti al alore (RSA) che non richiedono particolare tenacità. eramica rinforzata con whisker con un eccellente tenacità per tornitura, scanalatura e fresatura di leghe a base di Ni. Può anche essere impiegata per la tornitura di pezzi temprati in condizioni sfavorevoli. Qualità al nitruro di silicio per tornitura, in operazioni di sgrossatura fino alla finitura, e per fresatura a secco ad alta velocità di ghisa, ghise nodulari perlitiche e ghise temprate. Qualità al nitruro di silicio rivestita per operazioni di tornitura, da sgrossatura leggera fino a finitura di ghise. Qualità Sialon per ottenere prestazioni ottimali nella tornitura di Superleghe Resistenti al alore (RSA) semilavorate in condizioni stabili. Usura prevedibile grazie alla buona resistenza all usura ad intaglio. Qualità Sialon rinforzata per operazioni di tornitura in Superleghe Resistenti al alore (RSA) che richiedono inserti tenaci. nformazioni/ 8
da taglio A Nitruro di boro cubico policristallino, N (N) efinizione e caratteristiche l nitruro di boro cubico policristallino, o N, è un materiale caratterizzato da un eccellente durezza a caldo, che può essere impiegato con velocità di taglio molto elevate. noltre, ha una buona tenacità e resistenza agli shock termici. Le moderne qualità al N sono compositi di ceramica con un tenore di N del 40-65%. l legante di ceramica conferisce una maggiore resistenza all usura al N, che altrimenti sarebbe soggetto ad usura chimica. Un altro gruppo di qualità è quello ad alto tenore di N, dall 85% a un valore prossimo al 00%. Queste qualità possono avere un legante metallico che ne aumenta la loro tenacità. l N viene brasato su un inserto di metallo duro sotto forma di tagliente. La tecnologia Safe-Lok contribuisce a rafforzare ulteriormente l adesione di questi riporti di N sugli inserti negativi. Applicazioni Le qualità al N sono largamente impiegate per lavorazioni di finitura di acciai temprati, con durezza superiore a 45 Rc. Oltre a 55 Rc, i taglienti di N sono gli unici che possono sostituire i metodi di rettifica tradizionali. li acciai non trattati, di durezza inferiore a 45 Rc, contengono un elevata quantità di ferrite, che influisce negativamente sulla resistenza all usura del N. l N può anche essere impiegato per la sgrossatura ad alta velocità delle ghise grigie, per lavorazioni sia di tornitura sia di fresatura. ilettatura resatura 705 7025 7050 Qualità al N con rivestimento PV con legante di ceramica per tornitura continua e tagli leggermente interrotti in acciai temprati. Qualità al N con legante di ceramica per tagli interrotti e per lavorazioni di tornitura di acciai temprati che richiedono un elevata tenacità. Qualità ad alto tenore di N con legante metallico per tagli fortemente interrotti in acciai temprati e per lavorazioni di finitura di ghisa grigia. on rivestimento PV. oratura iamante policristallino, P (P) efinizione e caratteristiche l P è un materiale composito, costituito da particelle di diamante sinterizzate con un legante metallico. l diamante è il materiale più duro in assoluto e pertanto anche il più resistente all abrasione. Utilizzato come utensile da taglio, ha una buona resistenza all usura, ma non ha stabilità chimica alle alte temperature e si dissolve facilmente nel ferro. Applicazioni li inserti in P sono utilizzati esclusivamente per i materiali non ferrosi, come alluminio ad alto tenore di silicio, compositi a matrice metallica (MM - Metal Matrix omposites) e plastica rinforzata con fibra di carbonio (RP - arbon ibre Reinforced Plastics). l P può essere utilizzato anche per lavorazioni di superfinitura di titanio, con adeguata adduzione di refrigerante. 0 Qualità in P per finitura e semifinitura di materiali non ferrosi e non metallici in operazioni di tornitura e fresatura. 9 nformazioni/
A da taglio Usura sui taglienti Per comprendere i vantaggi e i limiti di ciascun materiale, è importante conoscere i vari meccanismi di usura a cui sono soggetti gli inserti degli utensili da taglio. ilettatura resatura oratura Usura per abrasione Usura chimica Usura per adesione Usura per adesione Usura termica Usura termica Usura meccanica Usura sul fianco È il tipo di usura più comune, e anche quello più auspicabile, in quanto consente di avere una durata del tagliente stabile e prevedibile. L abrasione determina l usura sul fianco, causata dai costituenti duri del materiale da lavorare. Usura per craterizzazione L usura per craterizzazione è localizzata sul lato superiore dell inserto. È dovuta a una reazione chimica tra il materiale del pezzo e quello dell utensile ed è intensificata dalla velocità di taglio. Un eccessiva craterizzazione indebolisce il tagliente e può determinare rotture. Tagliente di riporto (T.d.R) Questo tipo di usura è provocato dalla saldatura a pressione del truciolo sull inserto. Si verifica soprattutto durante la lavorazione di materiali con tendenza all incollamento, come l acciaio a basso tenore di carbonio, l acciaio inossidabile e l alluminio. La formazione di tagliente di riporto aumenta a basse velocità di taglio. Usura ad intaglio È un tipo di usura dell inserto caratterizzato da un eccessivo danneggiamento localizzato sia sul petto sia sul fianco alla dell inserto alla profondità della linea del taglio. È causato dall adesione (saldatura dei trucioli dovuto alla pressione) e da una de for ma zione della superficie incrudita. Si tratta di un tipo di usura comune durante la la vo ra zio ne di acciai inossidabili e Superleghe Resistenti al alore (RSA). eformazione plastica La deformazione plastica si verifica quando il materiale da taglio diventa morbido. iò si verifica quando la temperatura di taglio è troppo elevata per una determinata qualità. n generale utilizzando qualità più dure e rivestimenti di spessore più elevato si ottiene una maggiore resistenza alla deformazione plastica. Microfessurazioni termiche Quando la temperatura sul tagliente passa rapidamente da alta a bassa, si possono formare varie microfessurazioni perpendicolari al tagliente. Le microfessurazioni termiche sono connesse ai tagli interrotti, tipici dell operazione di fresatura, e il fenomeno è aggravato dall uso di refrigerante. Scheggiatura/rottura del tagliente La scheggiatura o rottura del tagliente è dovuta a carichi di trazione eccessivi. Queste sollecitazioni possono essere dovute a molteplici cause, come il martellamento da truciolo, profondità di taglio o avanzamento troppo elevati, inclusioni di sabbia nel ma te riale da lavorare, tagliente di riporto, vibrazioni o usura eccessiva sull inserto. nformazioni/ 0
da taglio A Qualità Sandvik oromant Le tabelle riportate nelle pagine che seguono forniscono una panoramica della gamma di qualità Sandvik oromant. ontengono informazioni sui campi di applicazione e dati relativi ai materiali da taglio e sono formulate per agevolare il processo di scelta delle qualità. campi di applicazione sono indicati in grassetto per le qualità che rappresentano la scelta prioritaria e in caratteri normali per le qualità che rappresentano una scelta complementare nell area SO. odici a due lettere per la designazione dei materiali da taglio Metalli duri: W Metallo duro non rivestito contenente principalmente carburo di tungsteno (W). T Metallo duro non rivestito, chiamato anche cermet, contenente principalmente carburi di titanio (T) o nitruri di titanio (TN), oppure entrambi. Metalli duri come sopra, ma rivestiti. eramiche: A M N eramica contenente principalmente ossido di alluminio (Al2O ). eramica mista contenente principalmente ossido di alluminio (Al 2 O ) ma anche componenti diversi dagli ossidi. eramica contenente principalmente nitruro di silicio (Si N 4 ). iamante: P iamante policristallino ¹ ) Nitruro di boro: N Nitruro di boro cubico ¹ ) ¹ ) l diamante policristallino ed il nitruro di boro cubico sono anche detti materiali da taglio superduri. ilettatura eramica come sopra, ma rivestita. resatura Simboli: Applicazioni campo SO P SO P = Acciaio M SO M = Acciaio inossidabile K SO K = hisa N SO N = Materiale non ferroso S SO S = Superleghe Resistenti al alore SO = temprati Tipo di metallo duro W a grana submicronica (molto fine) W a grana fine rana media-grossolana Qualità a gradiente Spessore del rivestimento Sottile Medio levato oratura nformazioni/
A da taglio Qualità per tornitura Qualità Applicazioni campo SO Materiale da taglio P M K N S Tipo di metallo duro Processo e composizione del rivestimento 005 M5 N0 S5 PV (Ti,Al)N+TiN Spessore del rivestimento olore 025 P25 M5 S5 PV (Ti,Al)N+TiN 05 M5 S5 PV (Ti,Al)N 5 M5 N5 S20 PV 25 P25 M25 N25 S25 PV Ossido Ossido 55 P25 M20 K25 V MT-Ti(,N)+Al 2 O +TiN 205 P25 M5 V MT-Ti(,N)+Al 2 O +TiN 2025 P5 M25 V MT-Ti(,N)+Al 2 O +TiN 205 M5 PV (Ti,Al)N+TiN ilettatura 25 P45 M40 V Ti(,N)+TiN 005 P0 K0 V MT-Ti(,N)+Al 2 O +TiN 205 K05 V MT-Ti(,N)+Al 2 O +TiN 20 K05 V MT-Ti(,N)+Al 2 O +TiN 25 K05 V MT-Ti(,N)+Al 2 O +TiN 4205 P05 K0 5 V MT-Ti(,N)+Al 2 O +TiN resatura 425 P5 K5 5 V MT-Ti(,N)+Al 2 O +TiN 4225 P25 M5 V MT-Ti(,N)+Al 2 O +TiN 425 P5 M25 V MT-Ti(,N)+Al 2 O +TiN S05 S05 V MT-Ti(,N)+Al 2 O +TiN 0 N5 W 0A S0 W oratura 0 S5 W A K20 N5 S5 20 W 525 P5 M0 T PV Ti(,N) T505 P0 K05 T 620 K0 A 650 K0 S05 05 M 6050 K0 05 M PV TiN 670 S5 0 M 6090 K0 N 690 K0 N 6060 S0 N 6065 S5 N 690 K0 V Al 2 O +TiN 705 5 N PV TiN 7025 20 N 7050/50 K05 05 N PV TiN 20 0 N 0 N05 P 80 N0 V iamante nformazioni/ 2
da taglio A Qualità per troncatura, scanalatura e filettatura Qualità Applicazioni campo SO Materiale da taglio scanalatura (orout:) P M K N S Tipo di metallo duro Processo e composizione del rivestimento Spessore del rivestimento olore 005 M0 N0 S5 PV (Ti,Al)N+TiN 025 P25 M25 K0 N25 S25 PV (Ti,Al)N+TiN 05 M5 S5 PV (Ti,Al)N 25 P0 M25 K0 N25 S25 PV (Ti,Al)N 45 P45 M40 S40 PV Ossido 25 P5 M0 S0 V MT-Ti(,N)+Al 2 O +TiN 245 P45 M40 S40 PV (Ti,Al)N 25 P45 M5 S0 V Ti(,N)+TiN 020 P5 K5 V MT-Ti(,N)-Al 2 O 5 P5 K5 V MT-Ti(,N)-Al 2 O 425 P0 M25 K0 S25 PV (Ti,Al)N 4225 P20 K25 V MT-Ti(,N)+Al 2 O +TiN S05 S0 V MT-Ti(,N)+Al 2 O +TiN T525 P0 M0 T A M5 K20 N20 S5 W 0 N0 S0 W 705 5 N PV TiN 20 0 N 670 S0 0 M 0 N0 P 80 N0 V iamante ilettatura: 020 P20 M20 K5 N25 S20 20 PV TiN 25 P20 M20 K5 S20 20 PV (Ti,Al)N 425 P20 M20 K5 S20 20 PV (Ti,Al)N A M25 K20 N25 S25 W 20 0 N ilettatura resatura oratura nformazioni/
A da taglio Qualità per fresatura Qualità Applicazioni campo SO Materiale da taglio nserti multitaglienti P M K N S Tipo di metallo duro Procedura di rivestimento e composizione Spessore del rivestimento olore 00 P0 K0 0 PV (Ti,Al)N 020 K20 PV (Ti,Al)N 025 P0 M5 N5 S5 5 PV Ti(,N)+TiN 00 P0 M5 N5 S5 0 PV (Ti,Al)N+TiN 200 P25 M25 S25 PV (Ti,Al)N+TiN 2040 P40 M0 S0 V MT-Ti(,N)+Al 2 O +TiN 040 P20 K0 25 V MT-Ti(,N)+Al 2 O 220 K20 V MT-Ti(,N)+Al 2 O +TiN ilettatura 4220 P5 K25 25 V MT-Ti(,N)+Al 2 O +TiN 420 P25 M5 K0 V MT-Ti(,N)+Al 2 O +TiN 4240 P40 M40 K5 V MT-Ti(,N)+Al 2 O +TiN K5W K5 V MT-Ti(,N)+Al 2 O +TiN K20 K20 V MT-Ti(,N)+Al 2 O K20W K25 V MT-Ti(,N)+Al 2 O +TiN resatura A K25 N5 S20 W 0 N0 W 0 N20 S0 W T50 P20 M20 N5 5 T 50 K05 05 N 690 K0 N oratura 0 N05 P resa a candela integrale 60 PV (Ti,Al)N 620 P M K S PV (Ti,Al)N 60 P M K S PV (Ti,Al)N 640 P M K S PV (Ti,Al)N 0 N W nformazioni/ 4
da taglio A Qualità per foratura Qualità Applicazioni campo SO Materiale da taglio P M K N S Punte integrali di metallo duro integrale/punte con placchette brasate Tipo di metallo duro Processo e composizione del rivestimento Spessore del rivestimento olore 020 P20 K20 N20 S20 20 PV Ti(,N)+TiN 20 P0 K0 PV AlrN 220 P20 M20 K20 N20 S0 20 PV (Ti,Al)N K20 M0 K20 N5 K5 PV TiN N20 N20 PV (Ti,Al)N P20 P20 PV TiN 0 P25 K25 N20 S25 W Punte ad inserti multitaglienti 020 P40 M5 K20 N20 S5 20 PV TiN 044 P40 M5 K25 N20 S5 20 PV (Ti,Al)N 20 P40 M5 K20 N20 S5 20 PV Ti(,N) 25 P40 M5 V Ti(,N)+TiN 44 M5 S5 PV Ossido 2044 M5 S5 PV Ossido 040 P20 M20 K20 5 V MT-Ti(,N)+Al 2 O 404 P5 K5 V MT-Ti(,N)+Al 2 O 4024 P25 M20 K20 5 V MT-Ti(,N)+Al 2 O 404 P0 M0 K20 V MT-Ti(,N)+Al 2 O +TiN 4044 P40 M5 K20 N20 S5 20 PV (Ti,Al)N A M20 K20 N20 S20 W ilettatura resatura oratura 5 nformazioni/
A ilettatura resatura oratura da lavorare del pezzo da lavorare P Acciaio M Acciaio inossidabile ruppi di materiali da lavorare K hisa L industria della lavorazione dei metalli produce una gamma estremamente ampia di componenti, realizzati a partire da materiali molto diversi. Ogni materiale ha caratteristiche specifiche, determinate dagli elementi leganti, dai trattamenti termici, dalla durezza, ecc. Tutti questi fattori, insieme, influenzano notevolmente la scelta della geometria dell utensile da impiegare, della qualità e dei dati di taglio. Pertanto, i materiali dei pezzi da lavorare sono stati suddivisi in sei grandi gruppi, in conformità con lo standard SO; ciascun gruppo ha caratteristiche specifiche in termini di lavorabilità: SO P l gruppo degli acciai è il gruppo di materiali più ampio nel settore del taglio dei metalli e spazia da materiali non legati a materiali fortemente legati; comprende i getti di acciaio e gli acciai inossidabili ferritici e martensitici. La lavorabilità è normalmente buona, ma può variare di molto a seconda della durezza del materiale, del tenore di carbonio, ecc. SO M li acciai inossidabili sono materiali legati con un minimo del 2% di cromo; tra le altre leghe possono figurare nichel e molibdeno. La gamma di condizioni è molto ampia e comprende acciai ferritici, martensitici, austenitici e austenitici-ferritici (duplex). Uno dei tratti comuni di tutte queste tipologie di materiali è il fatto che il tagliente è esposto a una grande quantità di calore e a fenomeni di usura ad intaglio e tagliente di riporto. N Alluminio S Leghe resistenti al calore Acciaio temprato SO K La ghisa, al contrario dell acciaio, è un tipo di materiale a truciolo corto. Le ghise grigie () e le ghise malleabili (M) sono molto facili da lavorare, mentre le ghise nodulari (N), le ghise a grafite compattata () e le ghise austemperate (A) sono meno lavorabili. Tutte le ghise contengono Si, che ha un azione molto abrasiva sul tagliente. SO N metalli non ferrosi, come l alluminio, il rame, l ottone, ecc. sono più duttili. L alluminio con un tenore di silicio del % è molto abrasivo. eneralmente, gli inserti con taglienti affilati permettono di lavorare con alte velocità di taglio, e anche la loro durata è elevata. SO S Le Superleghe Resistenti al alore comprendono una grande varietà di materiali fortemente legati a base di ferro, nichel, cobalto e titanio. Sono materiali con tendenza all incollamento, che creano tagliente di riporto, si in du ri scono durante la lavorazione (incrudimento) e generano calore. Sono simili ai materiali del campo SO M ma molto più difficili da lavorare e determinano una riduzione della durata dei taglienti. SO Questo gruppo comprende acciai di durezza compresa tra 45 e 65 Rc e anche ghisa fusa in conchiglia nell ordine di 400-600. Per la loro durezza, sono difficili da lavorare. Questi materiali generano calore durante la lavorazione e sono molto abrasivi per il tagliente. Nuova classificazione dei materiali odici M La suddivisione dei materiali in 6 gruppi di per sé non permette di avere informazioni sufficienti per scegliere la geometria e la qualità dell inserto, nonché gli appropriati dati di taglio. Questi gruppi devono essere ulteriormente suddivisi in gruppi secondari. Sandvik oromant ha quindi adottato il sistema di codifica M (lassificazione oromant dei ), utilizzato ormai da molti anni per identificare e descrivere i materiali di svariati produttori, standard e mercati. l sistema M classifica i materiali in base alla loro lavorabilità. Sandvik oromant fornisce inoltre consigli sull attrezzamento e sui dati di lavorazione corretti. Per fornire indicazioni ancora più specifiche per aiutare gli utilizzatori ad aumentare la loro produttività, abbiamo ideato una nuova classificazione dei materiali, basata su una struttura più articolata, con più sottogruppi, che comprende informa zioni separate relative a tipologie, tenori di carbonio, processi di fabbricazione, trattamenti termici, durezza, ecc. nformazioni/ 6
Struttura del codice M La struttura è organizzata in modo che il codice M possa rappresentare varie proprietà e caratteristiche del materiale da lavorare, utilizzando una combinazione di lettere e numeri. sempio : l codice P.2.Z.AN P è il codice SO dell acciaio è il gruppo di materiali dell acciaio non legato 2 è il sottogruppo di materiali con tenore di carbonio >0,25% 0,55 % Z è il processo di fabbricazione: forgiatura/laminazione/trafilatura a freddo AN indica il trattamento termico, in questo caso la ricottura, specificato insieme ai valori di durezza sempio 2 da lavorare N...A N è il codice SO dei metalli non ferrosi è il gruppo di materiali dell alluminio è il sottogruppo dell alluminio con tenore di silicio pari all -% è il processo di fabbricazione: fusione A indica il trattamento termico: invecchiamento escrivendo non solo la composizione del materiale ma anche il processo di fabbricazione e il trattamento termico, che indubbiamente influisce sulle proprietà meccaniche, si ottiene una descrizione più completa, che può essere utilizzata per fornire indicazioni più precise sui dati di taglio. A ilettatura La forza di taglio specifica Per eseguire calcoli relativi a potenza, coppia e forza di taglio, si utilizza la forza di taglio specifica, k c. Questo parametro è definito come la forza, c, nella direzione di taglio (v. figura), necessaria per asportare una sezione di truciolo di mm² con uno spessore di mm. l valore di k c varia per tutti e sei i gruppi di materiali e varia anche all interno di ciascun gruppo. l valore di k c è valido per un inserto neutro con un angolo di spoglia, γ 0, = 0 ; per compensare questo fattore occorre considerare altri valori. Ad esempio, se l angolo di spoglia e più positivo di 0, il valore effettivo di k c diminuirà, e potrà essere calcolato con la seguente formula: orza di taglio specifica (k c ) (N/mm²) γ k c = k c h -m m c ( - 0 00 ( Se ad esempio lo spessore effettivo del truciolo, h m, è pari a 0, mm, il valore di k c sarà maggiore; vedere il grafico. Una volta definito il valore effettivo di k c, è possibile calcolare la potenza richiesta: resatura oratura Potenza netta richiesta (P c ) (kw) a p a e v f k c P c = 60 0 6 k c N/mm² 6000 5000 4000 000 k c N/mm² k c0. k c Log b a m c = a/b 2000 000 Log Materiale 0..0 h m, mm Spessore del truciolo 7 nformazioni/
A ilettatura resatura oratura da lavorare Acciaio SO P P efinizione Acciaio l gruppo degli acciai è il gruppo di materiali più ampio nel settore del taglio dei metalli. li acciai possono essere non trattati, temprati o rinvenuti (bonificati) con una durezza nell ordine di 400. L acciaio con durezza superiore a circa 48 R e fino a 62-65 R rientra nel campo SO. L acciaio è una lega, di cui il ferro è il componente principale (a base di e). li acciai non legati hanno un tenore di carbonio inferiore allo 0,8% e sono costituiti esclusivamente da ferro ( e ), senza altri elementi leganti. li acciai legati hanno un tenore di carbonio inferiore all,7%, e contengono elementi leganti come Ni, r, Mo, V e W. Negli acciai debolmente legati gli elementi leganti sono presenti in quantità inferiore al 5%. Negli acciai fortemente legati gli elementi leganti sono presenti in quantità superiore al 5%. Lavorabilità in generale La lavorabilità dell acciaio varia a seconda degli elementi leganti, del trattamento termico e del processo di fabbricazione (forgiatura, laminazione, fusione, ecc.). n generale, il controllo truciolo è relativamente semplice e regolare. li acciai a basso tenore di lega producono trucioli lunghi con tendenza all incollamento e richiedono taglienti affilati. orza di taglio specifica k c : 400-00 N/mm². Le forze di taglio e quindi la potenza richiesta per lavorarli, si mantengono entro un campo di valori limitato. lementi leganti influisce sulla durezza (con un tenore maggiore si ha un aumento dell usura per abrasione). on un basso tenore di carbonio, inferiore allo 0,2%, si ha un aumento dell usura per adesione, con conseguente formazione di tagliente di riporto e controllo truciolo insoddisfacente. r, Mo, W, V, Ti, Nb ( formatori di carburi) ) determinano un aumento dell usura da abrasione. L O influisce notevolmente sulla lavorabilità: genera inclusioni non metalliche, ossidiche ed abrasive. Al, Ti, V, Nb sono impiegati come trattamenti a grana fine sull acciaio, che lo rendono più tenace e difficile da lavorare. P,, N nella ferrite, determinano una diminuzione della duttilità, con conseguente aumento dell usura per adesione. Per ulteriori informazioni sulla lavorazione dei materiali SO P, vedere, pagina A 22, resatura, pagina 2 e oratura, pagina 6. ffetto positivo l Pb nell acciaio facilmente lavorabile (con punto di fusione basso) riduce l attrito tra truciolo e inserto, riduce l usura e migliora il controllo truciolo. a, Mn (+S) formano solfuri teneri con azione lubrificante. Un elevato tenore di zolfo (S) migliora la lavorabilità e il controllo truciolo. Lo zolfo (S) influisce positivamente sulla lavorabilità: anche le più piccole differenze nell ordine dello 0,0% e 0,0% possono incidere notevolmente sulla lavorabilità. Questi effetti sono sfruttati negli acciai facilmente lavorabili. i norma il tenore di zolfo si aggira intorno allo 0,25%. Lo zolfo determina inclusioni tenere di solfuro di manganese (MnS), che vanno a costituire uno strato lubrificante tra il truciolo e il tagliente. l MnS migliora anche il controllo truciolo. l piombo (Pb) ha un effetto analogo, ed è spesso utilizzato insieme allo zolfo (S) in acciai facilmente lavorabili in quantità che si aggirano intorno allo 0,25%. nformazioni/ 8
da lavorare Acciaio SO P A odici M degli acciai al punto di vista della lavorabilità, gli acciai sono classificati in non legati, debolmente legati, fortemente legati e sinterizzati. odice M ruppo di materiali Sottogruppo di materiali Processo di fabbricazione Trattamento termico Val. nom. orza di taglio specifica, k c (N/mm²) m c P..Z.AN P..Z.T P.2.Z.AN P.2.Z.T % 2 Z forgiatura/laminazione/trafilatura a AN >... 0.55% 2 Z freddo T Z Z forgiatura/laminazione/trafilatura a freddo AN T ricottura bonifica ricottura bonifica 25 90 90 20 500 770 700 820 P..Z.AN P..Z.T non legato Z AN Mn<,65 forgiatura/laminazione/trafilatura a alto tenore di carbonio, >0,55% Z freddo T ricottura bonifica 90 00 750 2000 P.4.Z.AN acciaio facilmente forgiatura/laminazione / 4 Z AN lavorabile trafilatura a freddo ricottura 220 80 0.2 P.5..T P.5..AN 5 T tutti i tenori di carbonio fusione (fusione) 5 AN nessun trattamento bonifica 50 00 400 2880 ilettatura P2..Z.AN P2.2.Z.AN P2..Z.AN P2.4.Z.AN P2.5.Z.T P2.6..UT P2.6..T 2 % Z AN 2 2 >... 0.55% Z forgiatura/laminazione/trafilatura a AN elevato tenore di carbonio 2 Z freddo AN debolmente >0,55% legato acciaio facilmente 2 4 Z AN (elementi leganti lavorabile 5%) tutti i tenori di carbonio forgiatura/laminazione/trafilatura a freddo 2 5 Z T (bonifica) 2 6 UT tutti i tenori di carbonio fusione (fusione) 2 6 T ricottura bonifica nessun trattamento bonifica 75 240 260 225 0 200 80 700 950 2020 2000 600 200 resatura P.0.Z.AN P.0.Z.T P.0..UT P.0..T P..Z.AN P.2..AQ 0 Z forgiatura/laminazione/trafilatura AN ricottura a 0 Z freddo T bonifica gruppo principale fortemente 0 UT nessun trattamento legato fusione (elementi leganti 0 >5%) T bonifica 2 SS Acciaio al manganese Z forgiatura/laminazione/trafilatura a freddo fusione AN AQ ricottura ricottura/bonifica o ricottura 200 80 200 40 250 00 950 00 950 040 260 000 oratura P4.0.S.NS 4 acciai sinterizzati 0 gruppo principale S sinterizzazione NS non specificato 50 ffetti sia positivi sia negativi Si, Al, a formano inclusioni di ossidi che determinano un aumento dell usura. Le inclusioni nell acciaio hanno una notevole influenza sulla lavorabilità, anche se sono presenti in percentuali molto ridotte della composizione totale. Questa influenza può essere sia negativa che positiva. L alluminio (Al), ad esempio, è utilizzato per deossidare la colata di ferro. Tuttavia, l alluminio forma dell ossido di alluminio fortemente abrasivo (Al2O), che ha un effetto dannoso sulla lavorabilità (a confronto con il rivestimento di allumina di un inserto). Questo effetto negativo, tuttavia, può essere contrastato con l aggiunta di calcio (a), che va a formare un guscio tenero attorno alle particelle abrasive. L acciaio fuso ha una struttura superficiale ruvida, che può comprendere inclusioni di sabbia e scorie, pertanto il tagliente dovrà avere un elevata tenacità. L acciaio laminato è caratterizzato da una grana abbastanza grossa, che rende la struttura irregolare, provocando variazioni nelle forze di taglio. L acciaio forgiato ha una grana più fine e una struttura più uniforme, che determina meno problemi durante il taglio. 9 nformazioni/
A da lavorare Acciaio SO P Acciai non legati P.-.5 efinizione Negli acciai non legati, il tenore di carbonio di norma è pari allo 0,8%, mentre gli acciai legati hanno una maggiore quantità di elementi leganti. La durezza varia da 90 a 50. on un tenore di carbonio superiore (>0,2%) è possibile sottoporre a tempra il materiale. omponenti comuni Tra le applicazioni predominanti figurano: acciaio da costruzione, acciaio strutturale, prodotti imbutiti a freddo e stampati, acciaio per recipienti a pressione e vari acciai fusi. Tra le applicazioni comuni figurano: assali, alberi, tubi, pezzi forgiati e strutture saldate (<0,25%). ilettatura resatura oratura Lavorabilità Le difficoltà a livello di controllo truciolo e la tendenza all incollamento (tagliente di riporto) devono essere valutate con attenzione nel caso degli acciai a basso tenore di carbonio (< 0,25%). Adottando velocità di taglio elevate e taglienti e/o geometrie affilate, con spoglia superiore dell inserto positiva e qualità con rivestimenti sottili, è possibile ridurre la tendenza all incollamento. Nella tornitura, è consigliabile mantenere la profondità di taglio su valori prossimi al raggio di punta o maggiori, per migliorare il controllo truciolo. n generale, la lavorabilità nel caso degli acciai temprati è molto buona: tuttavia, essi tendono a causare un usura relativamente elevata sul fianco dei taglienti. Acciai debolmente legati P 2.-2.6 efinizione li acciai debolmente legati sono i materiali più comunemente utilizzabili nelle operazioni ad asportazione di truciolo. Questo gruppo comprende sia materiali non ancora trattati che temprati (fino a 50 Rc). omponenti comuni Per le alte temperature si utilizzano acciai per recipienti a pressione in lega di Mo e r. Tra le applicazioni comuni figurano: assali, alberi, acciai strutturali, tubi e pezzi forgiati. Ad esempio, questo materiale viene utilizzato nell industria automobilistica per produrre le seguenti tipologie di componenti: bielle, alberi a camme, giunti omocinetici, mozzi delle ruote, sterzi a cremagliera. nformazioni/ 20
da lavorare Acciaio SO P A Acciai debolmente legati P 2.-2.6 (continua) Lavorabilità La lavorabilità degli acciai debolmente legati dipende dal tenore di lega e dal trattamento termico a cui sono stati sottoposti (durezza). Per tutti i materiali di questo gruppo, i meccanismi di usura più frequenti sono la craterizzazione e l usura sul fianco. materiali trattati generano calore nella zona di taglio, che può provocare la deformazione plastica del tagliente. ilettatura Acciai fortemente legati P.0-.2 efinizione li acciai fortemente legati comprendono acciai al carbonio con tenore di lega totale superiore al 5%. Questo gruppo comprende sia materiali teneri, ossia non ancora trattati, sia temprati (fino a 50 Rc). resatura omponenti comuni ra i campi di applicazione più comuni di questi acciai figurano: componentistica per macchine utensili, stampi, componenti idraulici, cilindri e utensili da taglio (SS). oratura Lavorabilità La lavorabilità, in generale, è inversamente proporzionale al tenore di carbonio e alla durezza. Ad esempio, con un 2-5% di elementi leganti e durezza fino a 450, il tagliente richiede una buona resistenza al calore per contrastare la deformazione plastica. 2 nformazioni/
A ilettatura resatura oratura da lavorare Acciaio inossidabile SO M M efinizione 00 Acciaio inossidabile Lega con l elemento ferro (e) come costituente principale. a un tenore di cromo superiore al 2% n generale, ha un tenore di carbonio basso ( 0,05 %). on varie aggiunte di nichel (Ni), cromo (r), molibdeno (Mo), niobio (Nb) e titanio (Ti), è possibile ottenere caratteristiche diverse, come la resistenza alla corrosione e la resistenza alle alte temperature. l cromo si combina con l ossigeno (O) per creare uno strato passivante di r 2 O sulla superficie dell acciaio, che rende il materiale non corrosivo. Lavorabilità in generale La lavorabilità dell acciaio inossidabile varia a seconda degli elementi leganti, dei trattamenti termici e dei processi di fabbricazione (forgiatura, fusione, ecc.). n generale, la lavora bilità è inversamente proporzionale al tenore di lega, tuttavia si possono trovare materiali di facile lavorazione o con lavorabilità migliorata in tutti i gruppi di acciai inossidabili. Lavorabilità relativa (%) Materiale a truciolo lungo. l controllo truciolo è abbastanza buono nei materiali ferritici/martensitici, mentre diventa più problematico nelle versioni austenitiche e duplex. orza di taglio specifica: 800-2850 N/mm². La lavorazione genera forze di taglio elevate, tagliente di riporto, calore e superfici incrudite. La struttura austenitica ad alto tenore di azoto (N) determina un aumento della resistenza e conferisce una certa resistenza alla corrosione, tuttavia, determina una minore lavorabilità, mentre si ha un maggiore incrudimento per deformazione. Per migliorare la lavorabilità si ricorre ad aggiunte di zolfo (S). on un alto tenore di carbonio (>0,2%) l usura sul fianco è relativamente accentuata. l molibdeno (Mo) e l azoto (N) determinano una diminuzione della lavorabilità, tuttavia, conferiscono una maggiore resistenza agli attacchi degli acidi e contribuiscono ad aumentare la resistenza alle alte temperature. SANMA (marchio commerciale Sandvik) è un materiale in cui la lavorabilità è stata migliorata, ottimizzando la percentuale in volume di solfuri e ossidi senza sacrificare la resistenza alla corrosione. Per ulteriori informazioni sulla lavorazione dei materiali SO M, vedere, pagina A 25, resatura, pagina 4 e oratura, pagina 6. 80 60 40 20 0 erritico Martensitico Austenitico uplex Super Aust. nformazioni/ 22
da lavorare Acciaio inossidabile SO M A odici M degli acciai inossidabili odice M P5.0.Z.AN P5.0.Z.T P5.0.Z.P P5.0..UT P5.0..T P5..Z.AN ruppo di materiali Sottogruppo di materiali Processo di fabbricazione Trattamento termico 5 0 Z AN ricottura forgiatura/laminazione/trafilatura 5 0 Z a T bonifica 5 freddo indurimento per acciaio inossidabile ferritico/ 0 gruppo principale Z P precipitazione 5 martensitico 0 UT nessun trattamento fusione 5 0 T bonifica 5 acciaio a lavorabilità forgiatura/laminazione/ Z migliorata trafilatura a freddo AN ricottura Val. nom. 200 0 0 250 0 200 orza di taglio specifica, k c (N/ mm²) 800 200 2800 900 200 650 m c 0.2 0.2 0.2 0.2 M.0.Z.AQ M.0.Z.P M.0..UT M..Z.AQ M..Z.AQ M..Z.AQ M...AQ 0 Z forgiatura/laminazione/trafilatura AQ a 0 gruppo principale Z freddo P ricottura/tempra o ricottura indurimento per precipitazione 0 fusione UT nessun trattamento austenitico lavorabilità migliorata Z AQ (come SANMA) forgiatura/laminazione/trafilatura a AQ acciaio a lavorabilità 2 Z migliorata freddo Z AQ ricottura/tempra o stabilizzato al Ti ricottura fusione AQ 200 00 200 200 200 200 200 2000 2400 800 2000 800 800 800 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 ilettatura M2.0.Z.AQ M2.0..AQ M..Z.AQ M...AQ M.2.Z.AQ M.2..AQ forgiatura/laminazione/ 2 0 Z AQ superausteni- trafilatura a freddo gruppo principale tico, Ni 20% 2 0 fusione AQ duplex (austenitico/ferritico) 2 2 >60% ferrite (regola empirica N<0,0%) <60% ferrite (regola empirica N 0,0%) Z Z forgiatura/laminazione/ trafilatura a freddo fusione forgiatura/laminazione/ trafilatura a freddo fusione AQ AQ AQ AQ ricottura/tempra o ricottura 200 200 20 20 260 260 200 250 2000 800 2400 2200 0.2 0.2 0.2 resatura oratura dentificazione del gruppo di materiali La microstruttura che acquisisce un acciaio inossidabile dipende principalmente dalla sua composizione chimica, nella quale gli elementi leganti cromo (r) e nichel (Ni) giocano il ruolo più importante, vedere grafico. n realtà, si possono avere ampie variazioni, dovute all influenza degli altri elementi leganti che cercano di stabilizzare l austenite o la ferrite. La struttura può anche essere modificata con trattamenti termici, o, in certi casi, tramite trafilatura a freddo. L acciaio inossidabile ferritico o austenitico sottoposto a indurimento per precipitazione ha una maggiore resistenza alla trazione. Acciai austenitici Acciai austeno-ferritici (uplex) Acciai al cromo ferritici Acciai al cromo martensitici 2 nformazioni/
A ilettatura resatura da lavorare Acciaio inossidabile SO M Acciaio inossidabile ferritico e martensitico P5.0-5. efinizione al punto di vista della lavorabilità, gli acciai inossidabili ferritici e martensitici sono classificati come SO P. l tenore normale di cromo (r) si aggira intorno al 2-8%. L aggiunta di altri elementi leganti avviene soltanto in piccole quantità. li acciai inossidabili martensitici hanno un tenore di carbonio relativamente alto, che li rende temprabili. li acciai ferritici hanno proprietà magnetiche. La saldabilità è bassa sia per gli acciai ferritici che martensitici; inoltre, questi materiali hanno una resistenza alla corrosione da media a bassa, direttamente proporzionale al tenore di r. Lavorabilità n generale, la lavorabilità è buona e molto simile a quella degli acciai debolmente legati, pertanto questi materiali sono classificati come SO P. on un tenore di carbonio elevato (>0,2%) è possibile temprare il materiale. La lavorazione determina usura sul fianco e craterizzazione con qualche problema di tagliente di riporto. Le qualità e le geometrie SO P danno buoni risultati in lavorazione. omponenti comuni Questi materiali sono spesso impiegati in applicazioni che non richiedono un elevata resistenza alla corrosione. l materiale ferritico è relativamente economico grazie al tenore limitato di Ni. Tra le applicazioni tipiche figurano ad esempio: alberi per pompe, turbine a vapore e ad acqua, dadi, bulloni, scaldabagni, industria della lavorazione della polpa e alimentare, in quanto le esigenze a livello di resistenza alla corrosione sono inferiori. li acciai martensitici possono essere temprati e utilizzati per i taglienti in acciaio da coltelleria, lame di rasoi, strumenti chirurgici, ecc. oratura Acciaio inossidabile austenitico e superaustenitico M.0-2.0 efinizione li acciai austenitici costituiscono il gruppo principale degli acciai inossidabili; la composizione più comune è data dal 8% di r e dall 8% di Ni (es. acciai 8/8, tipo 04). Aggiungendo un 2-% di molibdeno si ottiene un acciaio maggiormente resistente alla corrosione, spesso indicato con il termine acciaio antiacido (tipo 6). l gruppo M comprende anche gli acciai inossidabili superaustenitici, con un tenore di Ni superiore al 20%. li acciai austenitici sottoposti a indurimento per precipitazione (P) hanno una struttura austenitica ottenuta mediante trattamento termico di solubilizzazione, un tenore di cromo (r) >6% e un tenore di nichel (Ni) >7%, con circa l % di alluminio (Al). Un esempio tipico di acciaio indurito per precipitazione è l acciaio 7/7 P. omponenti comuni Questi materiali sono impiegati per componenti che devono avere una buona resistenza alla corrosione. Ottima saldabilità e buone proprietà alle alte temperature. ra i campi di applicazioni figurano: industria chimica, alimentare e di lavorazione della polpa, collettori di scarico per aeroplani. Le proprietà meccaniche, già buone, migliorano con la trafilatura a freddo. nformazioni/ 24
Acciaio inossidabile austenitico e superaustenitico M.0-2.0 (continua) Lavorabilità L incrudimento produce superfici dure e trucioli duri, che a loro volta determinano l usura ad intaglio. iò, inoltre crea adesione e determina la formazione di tagliente di riporto (T.d.R.). La lavorabilità relativa è del 60%. La condizione del trattamento può determinare l asportazione del rivestimento e del substrato dal tagliente, provocando scheggiature e finiture superficiali mediocri. L austenite produce trucioli continui, lunghi e tenaci, difficile da spezzare. Aggiungendo dello zolfo (S) si ottiene una maggiore lavorabilità, ma la resistenza alla corrosione diminuisce. Utilizzare taglienti affilati con una geometria positiva. Lavorare asportando sotto lo strato incrudito. Mantenere costante la profondità di taglio. enera molto calore durante la lavorazione. da lavorare Acciaio inossidabile SO M A Acciaio inossidabile duplex M.4-.42 efinizione Aggiungendo del Ni a un acciaio inossidabile ferritico a base di r, si ottiene una struttura/matrice a base mista, contenente sia ferrite che austenite. l materiale risultante è detto acciaio inossidabile duplex. materiali duplex hanno un elevata resistenza a trazione e una resistenza alla corrosione molto alta. termini come super-duplex e hyper-duplex indicano una maggiore quantità di elementi leganti e una resistenza alla corrosione ancora migliore. li acciai duplex possono avere un tenore di r compreso tra il 8 e il 28%, un tenore di Ni compreso tra il 4 e il 7%, che determinano un tenore di ferrite del 25-80%. Le fasi ferritica ed austenitica sono normalmente presenti a temperatura ambiente rispettivamente al 50-50%. marchi commerciali SANVK più diffusi sono SA 2205, SA 2507. ilettatura resatura Lavorabilità La lavorabilità relativa è generalmente scarsa, pari al 0%, a causa dell elevato punto di snervamento e dell elevata resistenza a trazione. on un tenore di ferrite elevato, superiore al 60%, la lavorabilità migliora. urante la lavorazione si producono trucioli robusti, che possono provocare martellamento da truciolo e creare alte forze di taglio. urante il taglio si genera molto calore, che può provocare deformazione plastica e una craterizzazione eccessiva. È preferibile utilizzare angoli di registrazione piccoli per evitare l usura ad intaglio e la formazione di bave. La stabilità di bloccaggio dell utensile e di fissaggio del pezzo è fondamentale. omponenti comuni Questi materiali sono impiegati su macchine utilizzate nell industria chimica, alimentare, edile, nel settore medicale, della cellulosa e della carta, e in processi che prevedono l utilizzo di acidi o cloro. Sono spesso utilizzati per macchinari utilizzati nelle piattaforme petrolifere off-shore e nell industria del gas. oratura 25 nformazioni/
A ilettatura resatura oratura da lavorare hisa SO K K efinizione hisa sistono cinque tipologie principali di ghisa: hisa rigia (), hisa Malleabile (M), hisa Nodulare (N), hisa a rafite ompatta () hisa Nodulare Austemperata (A). La ghisa è un composto di e- con una percentuale relativamente elevata di Si (-%). l tenore di carbonio è superiore al 2%, che corrisponde alla massima solubilità del carbonio () nella fase austenitica. l cromo (r), il molibdeno (Mo) e il vanadio (V) formano dei carburi, che aumentano la resistenza e la durezza, riducendo però la lavorabilità. Lavorabilità in generale Materiale che produce trucioli corti e permette un buon controllo truciolo nella maggior parte delle condizioni. orza di taglio specifica: 790 50 N/mm². Le lavorazioni a velocità elevate, specialmente nelle ghise con inclusioni di sabbia, provocano usura da abrasione. Le ghise N, ed A richiedono un attenzione particolare a causa delle diverse caratteristiche meccaniche e della presenza di grafite nella matrice rispetto alla normale. Le ghise spesso vengono lavorate con inserti negativi, che hanno taglienti tenaci e garantiscono condizioni applicative sicure. substrati di carburo devono essere duri e i rivestimenti devono essere di ossido di alluminio spesso per garantire una buona resistenza all usura da abrasione. Le ghise generalmente vengono lavorate a secco, ma possono essere utilizzate anche in condizioni umide, sostanzialmente per ridurre al minimo la contaminazione delle polveri dovuta al carbonio e al ferro. Vi sono anche qualità adatte per lavorazioni con adduzione di refrigerante. Per ulteriori informazioni sulla lavorazione dei materiali SO K, vedere, pagina A 28, resatura, pagina 6 e oratura, pagina 6. nfluenza della durezza Nel caso delle ghise, l influenza della durezza sulla lavorabilità è analoga a quella degli altri materiali. Ad esempio, le ghise A (hisa Nodulare Austemperata), (hisa a rafite ompatta) e N (hisa Nodulare) possono avere durezze massime di 00-400. Le ghise M e hanno una durezza media di 200-250. La ghisa bianca può arrivare ad avere una durezza superiore a 500 con tempi di raffreddamento rapidi, quando il carbonio reagisce con il ferro per formare un carburo e (cementite), invece di essere presente come carbonio libero. Le ghise grigie sono molto abrasive e difficili da lavorare. nformazioni/ 26
da lavorare hisa SO K A odici M della ghisa al punto di vista della lavorabilità, le ghise possono essere classificate in: malleabili, grigie, nodulari, hisa a rafite ompatta () e hisa Nodulare Austemperata (A). Alcuni dei valori di durezza più alti si registrano nelle ghise nodulari e nelle A. odice M ruppo di materiali Sottogruppo di materiali Processo di fabbricazione Trattamento termico Val. nom. orza di taglio specifica, k c (N/mm²) m c K...NS K.2..NS K2...UT K2.2..UT malleabile 2 bassa resistenza alta resistenza 2 bassa resistenza UT 2 grigia 2 alta resistenza fusione UT fusione NS NS non specificato nessun trattamento 200 260 80 245 780 020 900 00 0.28 0.28 0.28 0.28 K2...UT 2 austenitica UT 75 00 0.28 K...UT ferritica UT 55 870 0.28 K.2..UT K...UT nodulare 2 ferritica/perlitica perlitica fusione UT UT nessun trattamento 25 265 200 440 0.28 0.28 ilettatura K.4..UT K.5..UT 4 5 martensitico austenitica UT UT 0 90 650 0.28 K4...UT K4.2..UT K5...NS K5.2..NS K5...NS 4 4 5 5 5 A bassa resistenza (perlite <90%) alta resistenza 2 (perlite 90%) bassa resistenza 2 alta resistenza extra resistenza fusione fusione UT UT NS NS NS nessun trattamento non specificato 60 20 00 400 460 680 750 0.4 0.4 resatura oratura Trucioli più lunghi Allungamento alla rottura trattamento termico N N 400 Acciaio A A 800 A 000 N 600 A 200 A 400 Resistenza a trazione Minore lavorabilità l trattamento di austempering (tempra bainitica) converte la ghisa duttile (N) in ghisa duttile austemperata (A). 27 nformazioni/
A da lavorare hisa SO K hisa malleabile (M) K.-.2 e hisa grigia () K 2.-2. efinizione La ghisa malleabile è ricavata da una matrice di ferro quasi bianca, che quindi viene sottoposta a trattamento termico in due fasi, producendo una struttura di carbonio ferritica+perlitica+rinvenuta, con conseguente formazione di grani di grafite irregolari, se confrontati alla struttura lamellare della ghisa grigia, maggiormente tendente a produrre fratture. iò significa che il materiale malleabile è meno sensibile alla formazione di cricche, e i valori di resistenza a rottura e allungamento sono maggiori. Nella ghisa grigia la grafite ha la tipica forma a fiocco. Le sue caratteristiche principali sono: bassa resistenza agli urti (fragilità); buona conducibilità termica, minore sviluppo di calore durante il funzionamento del motore e durante il processo di taglio; buone proprietà antismorzamento, assorbe le vibrazioni del motore. ilettatura resatura omponenti comuni ra i componenti realizzati in M figurano: cuscinetti per assali, ruote ferroviarie, accessori per tubi e ingranaggi ad alta resistenza. ra i componenti realizzati in figurano: padelle, blocchi motore, cilindri per compressori, ingranaggi e scatole cambio di velocità. oratura Lavorabilità La ghisa malleabile ha un elevata resistenza a trazione rispetto alla, e assomiglia alla N per quanto riguarda la lavorabilità, ma entrambe hanno una lavorabilità eccellente. n generale, la ghisa con struttura perlitica è maggiormente soggetta all usura da abrasione, mentre le strutture ferritiche sono più soggette all usura per adesione. La ghisa grigia è poco resistente agli urti, genera basse forze di taglio e la lavorabilità è molto buona. L usura è determinata solo dall abrasione nel processo di taglio; non vi è usura chimica. La ghisa grigia spesso è legata con il cromo per migliorare le caratteristiche meccaniche. La maggiore resistenza determina quindi una minore lavorabilità. hisa Nodulare (N) K.-.5 efinizione La ghisa grigia è caratterizzata da grafite di forma sferica, e la sua caratteristica principale è una buona rigidezza (modulo di Young); buona resistenza agli urti = materiale tenace, non fragile; buona resistenza a trazione; scarse proprietà antismorzamento, non assorbe le vibrazioni del motore; scarsa conducibilità termica, maggiore sviluppo di calore nel processo di taglio. n confronto alla, la grafite della N si presenta in forma di noduli, a cui sono dovute la maggiore resistenza a trazione e tenacità rispetto alla. nformazioni/ 28
da lavorare hisa SO K A hisa Nodulare (N) K.-.5 (continua) omponenti comuni Mozzi, tubazioni, rulli, collettori di scarico, alberi motore, scatole del differenziale, semicuscinetti, tubi di scappamento, piastre di scartamento, scatole per compressori, frizioni a disco e volani. Le scatole per compressori e i tubi di scarico sono spesso realizzati in ghisa legata con SiMo, che è maggiormente resistente al calore. Lavorabilità La ghisa nodulare ha una forte tendenza a formare tagliente di riporto. Questa tendenza è più evidente per le ghise N meno dure, con tenore di ferrite elevato. urante la lavorazione di componenti con tenore di ferrite elevato ed a taglio interrotto, l adesione spesso è il meccanismo di usura dominante. iò può provocare problemi di sfaldamento del rivestimento. l problema dell adesione è meno evidente nelle ghise N più dure, con tenore di perlite maggiore. n questo caso è più probabile che si verifichi l usura da abrasione e/o la deformazione plastica. oratura resatura ilettatura hisa a rafite ompatta () K 4.-4.2 efinizione La è un materiale che può soddisfare la richiesta, sempre in aumento, di resistenza e riduzione del peso, pur mantenendo una lavorabilità ragionevole. Le caratteristiche termiche e di riduzione delle vibrazioni della sono intermedie tra quelle della N e della. La resistenza alla fatica del metallo è doppia rispetto alla ghisa grigia. Le particelle di grafite della sono allungate e orientate in modo casuale, come nella ghisa grigia, ma sono più corte, più spesse e con bordi arrotondati. La morfologia simile al corallo della, i bordi arrotondati e le superfici irregolari delle particelle di grafite determinano una forte adesione tra la grafite e la matrice di ferro. È per questa ragione che le proprietà meccaniche della sono tanto migliori rispetto alla ghisa grigia. La ghisa con tenore di perlite inferiore al 90% è la più comune. 29 nformazioni/
A da lavorare hisa SO K hisa a rafite ompatta () K 4.-4.2 (continua) omponenti comuni La è adatta alla produzione di motori, che richiedono materiali più resistenti e leggeri, in grado di assorbire maggiore potenza. l peso del blocco motore da solo può essere ridotto del 20% rispetto a una versione realizzata in. Altri esempi possono essere le testate e i freni a disco. ilettatura Lavorabilità al punto di vista della lavorabilità, la ghisa a grafite compatta ha caratteristiche intermedie rispetto alla ghisa grigia e alla ghisa nodulare. La ha una resistenza a trazione due o tre volte superiore alla ghisa grigia e una minore conducibilità termica, pertanto, durante la lavorazione genera forze di taglio più alte e maggiore calore nella zona di taglio. Un aumento del tenore di titanio nella influisce negativamente sulla durata del tagliente. Le lavorazioni più comuni sono la spianatura e la barenatura canne cilindro. seguendo la fresatura circolare in luogo della barenatura canne cilindro si può aumentare la durata del tagliente e la produttività. resatura oratura hisa Nodulare Austemperata (A) K 5.- 5. efinizione La ghisa duttile austemperata è un sottogruppo delle ghise sottoposte a trattamento termico. L austempering (tempra bainitica) converte la ghisa duttile in ghisa duttile austemperata (A), che ha eccellenti caratteristiche di resistenza, tenacità e resistenza a fatica. L A ha una maggiore resistenza per unità di peso rispetto all alluminio e una resistenza all usura paragonabile all acciaio. valori di resistenza a trazione e resistenza allo snervamento sono doppi rispetto alla ghisa duttile standard. La resistenza a fatica è maggiore del 50% e può aumentare ulteriormente nel caso della pallinatura e della rullatura di filetti. omponenti comuni Le fusioni in A stanno avendo sempre più il sopravvento sui pezzi forgiati e le fusioni in acciaio, le strutture saldate, l acciaio da cementazione e l alluminio, grazie alle loro prestazioni eccezionali. Questo materiale è principalmente utilizzato nell industria automobilistica, per realizzare componenti di sospensioni e trasmissioni. noltre, è utilizzato nell industria della produzione di energia, nell industria mineraria e nell edilizia. Lavorabilità Occorre prevedere una riduzione del 40-50% della durata del tagliente rispetto alla N. La resistenza a trazione e la duttilità dell A sono prossime a quelle dell acciaio, ma, a causa del processo di formazione truciolo, l A viene classificata come ghisa duttile (formazione di trucioli segmentati). La microdurezza dell A è superiore, se confrontata a quella degli acciai di durezza comparabile. Le qualità superiori di A contengono particelle dure nella microstruttura. li elevati carichi termici e meccanici, dovuti all elevata resistenza ed utilità, determinano una concentrazione dell usura in prossimità del tagliente, a causa del processo di formazione di trucioli segmentati, e usura sull angolo di spoglia superiore. L incrudimento che si verifica durante la formazione truciolo determina elevate forze di taglio dinamiche. La temperatura del tagliente è un fattore importante per determinare l usura. nformazioni/ 0
N odice M N..Z.UT N.2.Z.UT N.2.Z.A N.2.S.UT N.2..NS non ferrosi efinizione: Questo gruppo contiene metalli teneri, non ferrosi, con durezze inferiori a 0, ad eccezione dei bronzi ad alta resistenza (>225 ) l gruppo più consistente è rappresentato dalle leghe di alluminio (Al) con meno del 2-% di silicio (Si) efinizione: acronimo di Metal Matrix omposite: Al + Si (20-0%) Leghe a base di magnesio Rame, rame elettrolitico con il 99,95% di u ronzo: rame con Tin (Sn) (0-4%) e/o alluminio (-0%) Ottone: rame (60-85%) con zinco (Zn) (40-5%) Lavorabilità dell alluminio Materiale a truciolo lungo ontrollo truciolo relativamente semplice, se a base di lega L Al puro è tendente all incollamento e richiede taglienti affilati e alta v c orza di taglio specifica: 50-700 N/mm² Le forze di taglio, e quindi la potenza richiesta per lavorarlo, sono basse. Questo materiale può essere lavorato con qualità di metallo duro a grana fine non rivestito se il tenore di Si è inferiore al 7-8%, e con qualità con taglienti di P nel caso dell alluminio con un tenore maggiore di Si. L Al eutettico con tenore di Si superiore al 2% è molto abrasivo. 2 Z Z UT UT da lavorare non ferrosi SO N omponenti comuni locchi motore, testate, scatole delle trasmissioni, carcasse, componenti di telai per l industria aerospaziale. Per ulteriori informazioni sulla lavorazione dei materiali SO N, vedere, pagina A 9, scanalatura, pagina 0, resatura, pagina 8 e oratura, pagina 7. odici M dei materiali SO N ruppo di materiali Sottogruppo di materiali commercialmente puro Processo di fabbricazione fusione Trattamento termico nessun trattamento 2 Z A invecchiamento Leghe di ASi, Si % leghe a base di 2 S sinterizzazione UT nessun trattamento alluminio 2 NS non specificato Val. nom. 0 60 00 75 80 orza di taglio specifica, k c (N/mm²) 50 400 650 40 40 m c A ilettatura resatura oratura N...UT N...A N.4..NS N2.0..UT N..U.UT 2 leghe a base di magnesio 4 0 leghe fuse di ASi, Si % e <% leghe fuse di ASi, Si % gruppo principale leghe di rame senza piombo (incluso rame elettrolitico) U fusione fusione non specificato UT A NS UT UT nessun trattamento invecchiamento non specificato nessun trattamento 75 90 0 70 00 600 700 700 50 N.2.UT N..S.UT N..U.UT N.4..UT N4.0..UT 4 leghe a base di rame leghe a base di zinco 2 2 4 0 ottone e metalli rosa (Pb %) leghe a base di rame a lavorabilità migliorata (Pb >%) bronzi ad alta resistenza (>225 ) gruppo principale S U fusione sinterizzazione non specificato fusione fusione UT UT UT UT UT nessun trattamento nessun trattamento 90 5 0 00 70 550 550 nformazioni/
A ilettatura resatura oratura da lavorare Superleghe RSA e Leghe di Titanio SO S S Superleghe Resistenti al alore (RSA) e Leghe di Titanio efinizione l gruppo SO S può essere suddiviso in Superleghe Resistenti al alore (RSA) e Leghe di Titanio. Le superleghe RSA possono essere suddivise in tre gruppi: leghe a base di nichel, ferro e cobalto. ondizioni: materiale ricotto, sottoposto a trattamento termico per solubilizzazione, invecchiato, laminato, forgiato, fuso aratteristiche: un maggiore tenore di lega (o più di Ni), determina una maggiore resistenza al calore, a trazione e alla corrosione Lavorabilità in generale Le caratteristiche fisiche e il comportamento in lavorazione delle singole tipologie varia notevolmente, in relazione alla natura chimica della lega e ai processi metallurgici specifici a cui il materiale viene sottoposto in fase di fabbricazione. La ricottura e l invecchiamento influiscono molto sulle caratteristiche di lavorazione successive. ontrollo truciolo difficile (trucioli segmentati) orza di taglio specifica: 2400-00 N/mm² per le Super leghe RSA e 00-400 N/mm² per le leghe di titanio Si richiedono forze di taglio e potenze molto elevate Per ulteriori informazioni sulla lavorazione dei materiali SO S, vedere, pagina A 0, scanalatura, pagina 9, resatura, pagina 9 e oratura, pagina 7. nvecchiamento Per ottenere una maggiore resistenza, le leghe resistenti al calore possono essere indurite per precipitazione. Trattando il materiale a temperature elevate, ossia sottoponendolo a invecchiamento, le particelle intermetalliche piccole precipitano nella lega. Queste particelle inibiscono gli spostamenti della struttura cristallina e, conseguentemente, la struttura si deformerà con maggiore difficoltà. urezza 400 00 200 00 Jethete M52 7-4 P Austenitici Acciai inossidabili Sviluppo di calore durante il taglio (tendenza alla deformazione plastica) rusible A286 ncoloy 800 Sanicro 0 ncoloy 90 ncoloy 90 Leghe a base di e Nimonic 02 nconel 78 Nimonic PK Waspalloy Nimonic 90 Nimonic 05 Nimonic 26 nconel 625 Leghe a base di Ni Nimonic 80A Nimonic 75 0 20 0 40 50 60 70 80 90 Tendenza all usura ad intaglio Leghe induribili per precipitazione in condizione ricotta Peso % Nichel e cobalto = Acciai inossidabili = on trattamento termico (invecchiamento) = on trattamento per solubilizzazione (ricottura) nformazioni/ 2
da lavorare Superleghe RSA e Leghe di Titanio SO S A odici M dei materiali SO S al punto di vista della lavorabilità, le leghe RSA sono classificate in materiali a base di ferro, nichel e cobalto. l gruppo del titanio è ulteriormente suddiviso in commercialmente puro, leghe alfa, leghe simili ad alfa, leghe alfa/beta e leghe beta. odice M ruppo di materiali Sottogruppo di materiali Processo di fabbricazione Trattamento termico Val. nom. orza di taglio specifica, k c (N/mm²) m c S.0.U.AN S.0.U.A S2.0.Z.AN S2.0.Z.A S2.0.Z.UT leghe a base di ferro 2 gruppo principale 2 0 Z AN forgiatura/laminazione/trafilatura a A 2 0 Z leghe a base di gruppo principale freddo nichel 2 0 Z UT U U non specificato AN A ricottura invecchiamento ricottura invecchiamento nessun trattamento 200 280 250 50 275 2400 2500 2650 2900 2750 S2.0..NS 2 0 fusione NS non specificato 20 000 S.0.Z.AN S.0.Z.A 0 Z forgiatura/laminazione/trafilatura a AN leghe a base di 0 gruppo principale Z freddo A cobalto ricottura invecchiamento 200 00 2700 000 ilettatura S.0..NS S4..Z.UT 0 fusione NS commercialmente puro 4 Z UT (>99,5% Ti) non specificato nessun trattamento 20 200 00 00 0.2 S4.2.Z.AN S4..Z.AN S4..Z.A S4.4.Z.AN S4.4.Z.A S5.0.U.NS S6.0.U.NS 4 2 a base di tungsteno a base di molibdeno 4 Z forgiatura/laminazione/trafilatura a AN leghe a base di leghe alfa/beta titanio 4 Z freddo A 4 4 Z AN leghe beta 4 4 Z A 0 0 leghe alfa e simili ad alfa gruppo principale gruppo principale Z U U non specificato non specificato AN NS NS ricottura invecchiamento ricottura invecchiamento non specificato non specificato 20 0 75 0 40 20 200 400 400 400 400 400 resatura Superleghe RSA S.0-.0 efinizione con un elevata resistenza alla corrosione che mantengono la loro durezza e resistenza alle alte temperature. l materiale viene utilizzato fino a temperature di 000 e viene indurito con un processo di invecchiamento. La versione a base di nichel è quella più utilizzata: rappresenta più del 50% del peso del motore di un aeroplano. Tra i materiali induriti per precipitazione figurano: nconel 78, 706, Waspalloy, Udimet 720. Tra i materiali induriti per solubilizzazione (non temprabili) figura l nconel 625. materiali a base di ferro derivano dagli acciai inossidabili austenitici e sono quelli che presentano la minore resistenza al calore: nconel 909, reek Ascolloy e A286. materiali a base di cobalto sono quelli che hanno prestazioni migliori alle alte temperature e la maggiore resistenza alla corrosione. Sono principalmente utilizzati in campo medicale: aynes 25 (o49r20w5ni0), Stellite 2,. Principali elementi leganti delle superleghe RSA. Ni: aumenta la resistenza a trazione. o, Mo, W: aumentano la resistenza a temperature elevate. r, Si, Mn: migliorano la resistenza alla corrosione. : aumenta la dimensione della grana oratura omponenti comuni Motori aerospaziali e turbine a gas nei settori della combustione e delle turbine. Applicazioni: industria petrolchimica, del gas e marittima. n campo medicale: protesi dell articolazione dell anca. Applicazioni con un elevata resistenza alla corrosione. nformazioni/
A da lavorare Superleghe RSA e Leghe di Titanio SO S Superleghe RSA S.0-.0 (continua) Lavorabilità La lavorabilità delle leghe RSA diminuisce progressivamente nella seguente sequenza: materiali a base di ferro, a base di nichel e a base di cobalto. Tutti i materiali hanno un elevata resistenza alle alte temperature e producono trucioli segmentati durante il taglio, il che determina elevate forze di taglio e dinamiche. La scarsa conducibilità termica e l elevata durezza producono alte temperature durante la lavorazione. La notevole resistenza, la tendenza ad incrudimento e ad indurimento per adesione determinano fenomeni di usura ad intaglio alla massima profondità di taglio, e condizioni di forte abrasività per il tagliente. Le qualità di metallo duro devono essere caratterizzate da una buona tenacità del tagliente e una buona adesione del rive stimento al substrato per garantire una buona resistenza alla deformazione plastica. n generale, si consiglia di utilizzare inserti con un angolo di registrazione grande (inserti rotondi) e di scegliere inserti con geometria positiva. Nelle operazioni di tornitura e fresatura è possibile utilizzare qualità ceramiche, a seconda dell applicazione. ilettatura resatura Titanio S 4.-4.4 efinizione Le leghe di titanio possono essere suddivise in quattro classi, a seconda della struttura e degli elementi leganti presenti. Titanio non trattato, commercialmente puro. Leghe α con aggiunte di Al, O e/o N. Leghe β con aggiunte di Mb, e, V, r e/o Mn. Leghe α+β miste, in cui è presente una miscuglio di costituenti di entrambe le classi. Le leghe α+β miste, come il tipo Ti-6Al-4V, oggi sono le leghe di titanio più utilizzate, e trovano impiego principalmente nell industria aerospaziale, ma anche per applicazioni generiche. l titanio è caratterizzato da un alto rapporto resistenza/peso, con un eccellente resistenza a corrosione al 60% della densità dell acciaio. iò consente di progettare componenti con pareti più sottili. oratura omponenti comuni Le leghe al titanio possono essere utilizzate in ambienti molto gravosi, in cui gli altri materiali da costruzione potrebbero essere soggetti a forti fenomeni di corrosione. Questa caratteristica è dovuta all ossido di titanio, TiO 2, che è molto resistente e ricopre le superfici con uno strato dello spessore di circa 0,0 mm. Se lo strato di ossido di titanio viene danneggiato ed è presente dell ossigeno, il titanio ricrea immediatamente l ossido di titanio. Questi materiali sono adatti per scambiatori di calore, attrezzature per impianti di desalinizzazione, componenti di motori a reazione, carrelli di atterraggio, componenti strutturali dei telai aerospaziali. Lavorabilità La lavorabilità del titanio è scarsa rispetto agli acciai di tipo generico e agli acciai inossidabili, il che richiede utensili da taglio con requisiti specifici. l titanio ha una scarsa conducibilità termica; mantiene la sua resistenza alle alte temperature, il che genera forze di taglio elevate e calore in corrispondenza del tagliente. trucioli sottili e molto spezzettati, con tendenza ad escoriare la superficie lavorata, creano un area di contatto sottile sul petto dell inserto, generando forze di taglio concentrate in prossimità del tagliente. on velocità di taglio troppo alte si produce una reazione chimica tra truciolo e materiale da taglio, che può causare improvvise scheggiature/rotture dell inserto. li utensili da taglio devono essere realizzati in materiali con buona durezza a caldo e basso tenore di cobalto e non devono reagire con il titanio. i norma, si utilizza metallo duro non rivestito a grana fine. Scegliere una geometria positiva/aperta con buona tenacità del tagliente. nformazioni/ 4
da lavorare Acciaio temprato SO A Acciaio temprato efinizione Questo gruppo di materiali contiene acciai temprati e rinvenuti con durezza >45 68 R. ra gli acciai comuni figurano l acciaio da cementazione (~60 Rc), l acciaio per cuscinetti volventi (~60 Rc) e l acciaio per utensili (~68 Rc). ra i tipi di ghise dure figurano la ghisa bianca (~50 Rc) e l A/Kymenite (~40 Rc). A questo gruppo appartengono anche l acciaio da costruzione (40 45 Rc), l acciaio al manganese e varie tipologie di rivestimenti duri, come la stellite, l acciaio P/M e il metallo duro. La tornitura di pezzi temprati normalmente rientra nella gamma 55 68 R. Lavorabilità L acciaio temprato è il gruppo più piccolo dal punto di vista della lavorazione, e la finitura è l operazione più comune. orza di taglio specifica: 2550 4870 N/mm². Questa operazione di norma determina un controllo truciolo abbastanza buono. Le forze di taglio e le potenze richieste sono molto elevate. l materiale da taglio deve avere una buona resistenza alla deformazione plastica (durezza a caldo), stabilità chimica (alle alte temperature), resistenza meccanica e resistenza all usura da abrasione. l N ha queste caratteristiche e consente di eseguire la tornitura in luogo della rettifica. Anche la ceramica mista o rinforzata con whisker è utilizzata per la tornitura, se le esigenze relative alla finitura superficiale sono moderate e la durezza è eccessiva per il metallo duro. l metallo duro è predominante nelle lavorazioni di fresatura e foratura, ed è impiegato fino a ca. 60 Rc. ilettatura resatura oratura omponenti comuni ra i componenti lavorati più di frequente figurano: alberi di trasmissione, scatole cambio di velocità, sterzi a cremagliera, stampi. Per ulteriori informazioni sulla lavorazione dei materiali SO, vedere, pagina A 40, scanalatura, pagina 9, resatura, pagina 4 e oratura, pagina 7. odici M degli acciai temprati odice M ruppo di materiali Sottogruppo di materiali Processo di fabbricazione Trattamento termico Val. nom. orza di taglio specifica, k c (N/mm²) m c..z.a.2.z.a..z.a Livello di durezza 50 2 Livello di durezza 55 Z forgiatura/laminazione/trafilatura a A acciai (extra duri) Livello di durezza 60 Z freddo A Z A ndurimento + (rivenimento) 50 Rc 55 Rc 60 Rc 090 690 40.4.Z.A 4 Livello di durezza 6 Z A 6 Rc 4750 2.0..UT.0..UT 4.0.S.AN 2 ghisa fusa in conchiglia 0 gruppo principale fusione UT ghisa fusa in conchiglia 0 gruppo principale fusione UT 4 ghisa fusa in conchiglia 0 gruppo principale S sinterizzazione AN nessun trattamento non specificato ricottura 55 Rc 40 Rc 67 Rc 450 0.28 5 nformazioni/