La fresatura versatile per una lavorazione di qualità

Lo sviluppo della nuova M8340 di Dormer Pramet ha rappresentato il punto di arrivo di un programma biennale finalizzato a creare una nuova qualità, in cui sono stati investiti tempo e risorse considerevoli.

Il progetto è stato preceduto da un lungo periodo di studio, che ha incluso numerose nuove procedure sperimentali e un accurato processo di valutazione e ha coinvolto oltre 20 tecnici.

Ne è risultato uno dei progetti di maggior successo degli ultimi 10 anni e M8340 è ora la qualità di punta utilizzata per le applicazioni di fresatura generiche, in particolare per la lavorazione di acciai, acciai inossidabili e, in determinate condizioni anche ghisa. È diventata per i clienti la qualità su cui puntare.

Le caratteristiche di versatilità e durata di un inserto sono determinate dalla composizione della sua qualità. Poiché la fresatura comprende numerosi tipi di operazioni (piana, di spallamento, scanalatura, fresatura a tuffo, progressiva e a rampa, per citarne solo alcuni), è importante disporre di una qualità che possa essere utilizzata nel maggior numero di applicazioni possibile,

Quando si definisce una nuova qualità, è importante determinare quali sono le sue finalità principali e quale sarà il costo per i clienti.

Quando Dormer Pramet ha iniziato lo sviluppo della M8340, l'obiettivo era la creazione di una qualità in grado di supportare sia la fresatura a secco che a umido, con l'esigenza specifica di aumentare l'affidabilità del tagliente, ridurre al minimo la fessurazione e migliorare le prestazioni nell'uso con refrigerante.

La M8340, fa parte della gamma a fissaggio meccanico di Impero, si integrerà con le nostre attuali qualità di fresatura 8215 e 8230 al fine di offrire agli utenti finali un programma di opzioni completo. Una panoramica delle funzionalità di queste qualità esistenti offre informazioni sulla loro struttura e sulle differenze rispetto a quello che si richiede alla nuova M8340.

Abbiamo iniziato considerando l'elemento base di un inserto, il substrato. Questo è realizzato in carburo cementato - un materiale metallurgico  costituito da particelle di carburo di tungsteno (WC) e cobalto metallico (Co).

Differenze di tipo, dimensioni e proporzioni delle particelle all'interno del substrato possono influire considerevolmente sulla costituzione e  sulle caratteristiche dell'inserto. Ad esempio, la qualità 8215 di Impero presenta un basso contenuto di cobalto (Co) e offre durezza e considerevole tenacità, caratteristiche che la rendono particolarmente adatta alle elevate velocità di taglio con una particolare attenzione alle prestazioni. La 8230 ha un contenuto di cobalto (Co) medio e offre un eccellente equilibrio di durezza e tenacità.

La M8340 si trova all'altra estremità dello spettro: il suo elevato contenuto di cobalto (Co) offre la tenacità più elevata tra tutte le qualità Impero, con una considerevole durezza, maggiormente idonea ed affidabile  in condizioni di taglio sfavorevoli.

La quantità di cobalto utilizzata, unita a materiali specifici della società, può rendere unico ogni substrato rispetto al successivo e offre la base per ottenere eccellenti prestazioni dall'inserto.

È tuttavia l'aggiunta del rivestimento a fare la differenza più significativa per le caratteristiche di una qualità e a conferirle l'ulteriore vantaggio della durata in condizioni di lavorazione gravose. Il rivestimento protegge l'inserto da abrasioni, corrosione e calore - che hanno un notevole impatto sulla durata di un utensile da taglio.

Gli inserti con rivestimento costituiscono ormai l'85 per cento di tutti gli inserti sin dalla loro introduzione avvenuta oltre 40 anni fa.

Per realizzare un rivestimento è essenziale utilizzare il materiale più idoneo come substrato, garantendo così un perfetto adattamento. Le sequenze di applicazione del rivestimento, lo  spessore e i processi interessati sono tutte variabili che influiscono sulle prestazioni generali.

Nel caso della qualità M8340, è stato aggiunto un rivestimento PVD (Physical Vapor Deposition). Questo processo consiste nel far evaporare un metallo dopo la sua reazione con l'azoto al fine di creare un rivestimento duro in nitruro sulla superficie dell' inserto. Il processo viene eseguito alla temperatura relativamente bassa di 400-600°C.

I rivestimenti PVD sono un modo molto comune per ottenere resistenza all'usura; inoltre le sollecitazioni di compressione apportano ulteriore tenacità al tagliente e resistenza alle fessurazioni a pettine, tutte caratteristiche necessarie a far fronte alla fragilità della qualità.  Sono inoltre adatti a gestire l'instabilità e un'elevata evacuazione dei trucioli dall'area di taglio.

Raccomandato per taglienti che devono rimanere affilati e tenaci,  adatto ad una vasta gamma di applicazioni generiche per foratura, scanalatura, filettatura e fresatura, il PVD trova spesso impiego anche per applicazioni di finitura.

I moderni rivestimenti sono sovrapposizioni di strati e/o rivestimenti lamellari, costituiti da sottilissimi strati, nella gamma dei nanometri, che li rendono ancora più resistenti all'usura.

Il substrato M8340 di Impero è circondato da nano-strati di TiN (nitruro di titanio) e TiAlN (nitruro di titanio e alluminio) per aumentare la resistenza all'usura e alle fessurazioni termiche. Presenta poi uno strato di TiN (nitruro di titanio).

Il nitruro di titanio ha tutte le caratteristiche necessarie a offrire resistenza all'usura e si presenta spesso con un colore dorato mentre il nitruro di titanio e alluminio presenta una elevata durezza oltre alla resistenza all'ossidazione, aumentando così la resistenza all'usura generale.

L'uso di più strati di materiali di rivestimento diversi ci consente di riunire i vantaggi di tutti. Questo abbinamento della grana sub-micron di tipo H del substrato con il rivestimento PVD multistrato migliora la resistenza all'usura, prevenendo in particolare la formazione e la propagazione di fessurazioni termiche e aumentando così la durata dell'utensile.

Dopo lo sviluppo della M8340, ha avuto inizio un intenso periodo di valutazione sia presso il nostro stabilimento di produzione a Sumperk, nella Repubblica Ceca, che in alcune strutture di vendita di tutto il mondo.

Sono stati eseguiti test con e senza refrigerante rispetto a una qualità esistente e a prodotti simili dei concorrenti. È risultato chiaro sin dall'inizio che M8340 era la qualità che stavamo cercando.

Ha ottenuto in media:

• un miglioramento delle prestazioni pari al 50 per cento rispetto alla qualità della generazione precedente
• un aumento della durata di vita tra il 30 e il 60 per cento
• un aumento della produttività del 30 per cento con affidabilità migliorata

La formazione e propagazione delle fessurazioni termiche era ridotta al minimo e, sebbene progettata per il funzionamento con refrigerante, ha ottenuto grandi prestazioni anche in condizioni di taglio a secco.

Il successo delle prove ha fatto sì che la M8340 fosse introdotta sul mercato nel novembre 2014 nell'ambito del lancio di una vasta gamma di prodotti e resa disponibile in quasi 150 inserti del programma a fissaggio meccanico di Impero.