Tra le principali caratteristiche della qualità GC2220 figura la tecnologia di rivestimento proprietaria Inveio™ per una lunga durata dell’utensile.
L’acciaio inox per applicazioni industriali è da sempre un paradosso dell’ingegneria. La sfida dei costruttori di utensili è quella di fornire soluzioni capaci d’assicurare durata e produttività sempre più elevate. La proposta di Sandvik Coromant.
di Alfredo Pennacchi
In settori industriali che continuano a usare componenti in acciaio inox, quali la produzione di pompe e valvole, l’Oil & Gas, l’Automotive e l’aerospaziale, la sfida posta ai produttori di utensili da taglio è fornire soluzioni in grado di offrire una durata utensili e/o una produttività sempre maggiori, per supportare le officine in un mercato mondiale estremamente competitivo. Sandvik Coromant (www.sandvik.cormant.com/it) ha riposto le proprie aspettative in una soluzione innovativa. Vediamo quale.
La vera sfida posta dalla tornitura dell’acciaio inox è direttamente collegata alla corretta selezione dell’inserto.
UNA SFIDA DA FRONTEGGIARE
La classificazione ISO S dell’acciaio inossidabile riporta diverse famiglie del materiale. Tra i gruppi più comuni si distinguono gli acciai inox austenitici e duplex. Gli acciai austenitici comprendono qualità note quali 304 e 316. Sebbene relativamente morbide in condizioni di ricottura e caratterizzate da ottima duttilità, in qualsiasi forma di lavorazione, tali qualità subiscono un notevole incrudimento. L’incrudimento produce superfici e truciolo duri, che a loro volta comportano usura ad intaglio e compromettono la finitura superficiale sul pezzo.
L’elevata duttilità degli acciai inox austenitici non gioca inoltre a favore della tornitura, infatti, tali materiali producono truciolo lungo, tenace e continuo, difficile da spezzare, oltre a poter provocare un accumulo di metallo sul tagliente (noto come tagliente di riporto, Built-Up Edge – BUE). Paragonata ad altri tipi di acciaio, la conducibilità termica degli acciai inox austenitici è bassa, quindi il calore riesce facilmente ad accumularsi sulla faccia dell’utensile. Qui, la distorsione o un basso controllo della tolleranza durante la tornitura possono subire l’azione delle elevate velocità di espansione termica di tali acciai.
Gli acciai inox duplex, che comprendono ad esempio la qualità 2205, sono composti invece da una struttura mista di ferrite e austenite. Rispetto agli acciai inox austenitici presentano maggiore resistenza alla trazione e, sebbene l’incrudimento sia meno significativo rispetto alle qualità austenitiche, la maggiore resistenza richiede forze di lavorazione più elevate (energia) e velocità ridotte. Infatti, la lavorabilità relativa degli acciai inox duplex è in genere considerata mediocre per via dell’elevata resistenza alla trazione e del punto di snervamento. La tornitura dell’acciaio inox duplex produce un truciolo resistente, che può provocare martellamento e creare elevate forze di taglio. Genera inoltre un livello di calore notevole che provoca deformazione plastica e craterizzazione.
La qualità GC2220 è adatta a operazioni di lavorazione a umido e a secco e può essere applicata con successo su altri materiali, tra cui gli acciai inox martensitici e a basso contenuto di carbonio.
LA SOLUZIONE PROPOSTA
Gli accorgimenti relativi alla tornitura degli acciai inox sono molti e consolidati. Ad esempio, per quanto riguarda gli acciai austenitici, si rivela valido l’impiego di taglienti in grado di agire sotto lo strato caratterizzato da incrudimento, in particolare quando si mantiene costante la profondità di taglio. Per quanto riguarda invece gli acciai duplex, sono preferibili angoli di ingresso ridotti per evitare usura a intaglio e formazione di bava, mentre risulta essenziale la stabilità di serraggio e fissaggio dei pezzi.
Nonostante la consapevolezza circa tali lavorazioni, la vera sfida posta dalla tornitura dell’acciaio inox è direttamente collegata alla corretta selezione dell’inserto. Fino a oggi, tuttavia, si è rivelato difficile individuare una qualità di acciaio duro adatta alle condizioni di tornitura stabili e a elevata velocità in applicazioni da grezze a medie. Alle officine che si occupano della tornitura di acciai inox austenitici e/o duplex serve un inserto in grado di combattere la deformazione plastica e l’usura per lavorare un maggior numero di parti per tagliente, riducendo pertanto il costo per componente. In seguito al feedback fornito dai clienti circa questo argomento, Sandvik Coromant ha sviluppato la qualità di inserto GC2220. Questa nuova qualità presenta un substrato ottimizzato a contenuto di cobalto ridotto per la resistenza termica, e un rivestimento interno in MT-TiCN, tenace e resistente all’usura da abrasione. Tra le principali caratteristiche della qualità GC2220 figura la tecnologia di rivestimento proprietaria Inveio™ per una lunga durata dell’utensile. Massima protezione termica grazie ai cristalli unidirezionali, caratterizzati da strati di atomi più fitti, che costituiscono una barriera più robusta verso la zona di taglio.
Con una resistenza alla deformazione plastica maggiore del 25-30% rispetto alle precedenti generazioni di qualità, la maggiore durata determinata dall’uso della qualità GC2220 per la tornitura di acciai inox austenitici e duplex si traduce in una minore spesa di attrezzamento e in un inventario ridotto, oltre a un minore costo per componente. Inoltre, diminuisce la necessità di sostituzione degli inserti a favore della produttività, con un ritorno sull’investimento più rapido.
GC2220 presenta un substrato ottimizzato a contenuto di cobalto ridotto per la resistenza termica, e un rivestimento interno in MT-TiCN, tenace e resistente all’usura da abrasione.
I RISULTATI OTTENUTI
In termini di condizioni di taglio, i risultati migliori sono apprezzabili in ambienti di lavorazione stabili, con interruzioni da continue a leggere e per velocità di taglio da medie a elevate, come esemplificato in diversi casi di clienti del settore pompe e valvole. Ad esempio, nell’esecuzione di operazioni di tornitura assiale esterna e sfacciatura su una valvola in acciaio inox austenitico (200 HB), la qualità concorrente ha dimostrato una notevole deformazione plastica sul tagliente dopo la lavorazione di 230 componenti (12 secondi per il taglio di ciascuna parte). I dati di taglio hanno rilevato una velocità di taglio di 107 m/min, una velocità di avanzamento di 0,3 mm/giro e una profondità di taglio di 1,3 mm. Se la qualità del concorrente ha richiesto, a questo punto, la sostituzione, la qualità GC2220 di Sandvik Coromant non ha praticamente mostrato presenza di danno al tagliente, proseguendo l’operazione e portando a termine la lavorazione di 522 parti prima che fosse necessaria la sostituzione, con una durata utensile maggiore del 127%.
Nell’ambito di un test simile, con tornitura assiale esterna su una flangia in acciaio inox austenitico (200 HB) per il settore pompe e valvole, l’inserto concorrente ha mostrato una durata sufficiente alla lavorazione di sole sette parti prima di richiedere la sostituzione (47 secondi per il taglio di ciascun componente). La velocità di taglio era di 160 m/min, quella di avanzamento di 0,2 mm/giro e la profondità di taglio era di 2 mm. La sostituzione dell’inserto si è resa necessaria principalmente per la notevole deformazione plastica lungo il tagliente. Al contrario, la qualità GC2220 ha mostrato una deformazione plastica di gran lunga inferiore, riuscendo a portare a termine la lavorazione di ulteriori 12 componenti, con una durata utensile maggiore del 71%. È importante inoltre rilevare che la qualità GC2220 è adatta a operazioni di lavorazione a umido e a secco e può essere applicata con successo su altri materiali, tra cui gli acciai inox martensitici e a basso contenuto di carbonio. ©TECN’È
Con una resistenza alla deformazione plastica maggiore del 25-30% rispetto alle precedenti generazioni di qualità, la maggiore durata determinata dall’uso della qualità GC2220 per la tornitura di acciai inox austenitici e duplex si traduce in una minore spesa di attrezzamento.
