Dry-Tool e Alinox

T.T.N. S.p.A. C.R.T. s.r.l.Trattamenti Termici Nervianesi Centro Rivestimenti Antiusura

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Dry-tool e Alinox:i nuovi riporti PVD

per la dentatura di acciai da costruzione

e per acciaio inox e alluminio

Riporti PVDI rivestimenti PVD hanno ormai da tempo trovato largo impiego come barriera antiusura abrasiva,grazie allelevata durezza (2000-3500 HV), in molteplici applicazioni, in modo particolare gliutensili.Nati con il nitruro di titanio, dal caratteristico colore giallo oro, in questi ultimi anni si assistitoallo sviluppo di nuovi riporti. A prima vista, considerando il motivo per cui sono utilizzati, il piduro fra di essi dovrebbe soppiantare gli altri; in realt, se lavoriamo dei particolari con una durezzasensibilmente inferiore, aumentando quella del riporto, per esempio, da 2000 a 3000 HV, non si

Rivestimenti PVD per creatori e utensili.doc


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ottiene pi un ulteriore guadagno sensibile in termini di usura. Entrano cos in gioco altri fattori,come la stabilit termica, linerzia agli agenti corrosivi, laffinit chimica con il materiale lavoratoecc., grazie ad essi, ogni rivestimento si rivela il pi adatto per talune specifiche applicazioni. Atuttoggi, tra i vari riporti e le loro combinazioni (i cosiddetti multistrato), se ne contano almeno unadecina diversi con una propria nicchia di mercato.

Dry-toolDi recente, sono stati messi a punto deinuovi rivestimenti che non si fondano pisulla durezza, ma hanno il loro punto diforza nel ridotto coefficiente di attrito.Lusura viene diminuita non perch difficile penetrare e quindi rigarlo, maperch c pochissima resistenza alloscorrimento del materiale antagonista.I due rivestimenti di questo tipo chestanno trovando maggiori impieghi sonoil bisolfuro di molibdeno (MoS2) e ilcarburo di tungsteno/carbonio (WC/C).CRT sta proponendo il proprio Dry-tool,che consiste nellaccoppiamento di unrivestimento tradizionale duro con uno

autolubrificante. Limpianto che utilizziamo ha la fondamentale prerogativa di depositarli insuccessione nello stesso ciclo di lavorazione, controllando perfettamente la fase pi critica dipassaggio da uno allaltro. Dry-Tool potenzialmente in grado di rivoluzionare il settorepermettendo performance nettamente superiori rispetto ai pi tradizionali TiN e AlTiN.In questo articolo si vuole mostrare quali vantaggi si ottengono nel rivestimento di creatori per ladentatura di ingranaggi. In questo tipo di applicazione con il bisolfuro di molibdeno si sono ottenutirisultati ottimi, mentre il carburo di tungsteno ha una resa migliore per esempio nella maschiatura;la Guring lo presenta gi da alcuni anni nel proprio listino.

500

240 250200

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Pezzi prodotti Velocit(giri/min)

Dry-tool A1 TiN

CREATORE:

108 % 161Modulo 6Av. 1 mm/giro

MATERIALE DENTATO:

C43750 N/mm2


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Risultati di prove industrialiLa collaborazione con aziendeutilizzatrici ha permesso il raffrontotra il riporto TiN standard e il Dry-tool con creatori e per ingranaggiidentici, in modo da avere unraffronto diretto delle differenze dirisultato. I grafici di queste paginepresentano visivamente alcuniesempi indicativi.I rivestimenti posti a confronto conil TiN sono il Dry-tool A1(combinazione di AlTiN e MoS2) eil Dry-tool A4 (TiN e MoS2).

Il dato che per primo interessa lutilizzatore lincremento di pezzi prodotti fra due riaffilature,variabile dal 50% al 100% ca; vantaggio che si ripercuote sensibilmente anche sul fermo macchinaper la sostituzione del creatore usurato. Riuscire a raddoppiare la produzione significa ancheraddoppiare la vita del creatore, il cui costo ha una notevole incidenza.

Altre importanti osservazioni richiedono un commento particolareggiato.Prima fra tutte, il Dry-tool A1 permette di aumentare notevolmente le velocit di taglio, con unconseguente risparmio di tempo; anzi, il Dry-tool A1 offre il meglio di s proprio alle alte velocit,mentre con i parametri di lavorazione usuali funziona meglio la versione A4. Come mostra il primografico per, anche con Dry A1 possibile in alcuni casi aumentare leggermente la velocit. Infattiquestultima limitata dallo sviluppo di calore; superando una certa temperatura il rivestimento siossida, bruciando il dente. Il bisolfuro per, riducendo gli attriti, contiene lo sviluppo di calore,ritardando lossidazione del riporto. Si pu perci lavorare a maggiore velocit con temperature pibasse. Ancora non sappiamo quali sono i limiti dei nuovi riporti, ed possibile in un prossimofuturo unottimizzazione dei parametri che dia risultati ancor pi soddisfacenti.Le alte prestazioni sono per possibili solo su macchine recenti a controllo numerico, pensate perquesto tipo di utilizzo. Il Dry A1, quello che si presta alle lavorazioni pi spinte, perch lAlTiN,

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80

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Sgrossatura(m/min)

Finitura(m/min)

Pezziprodotti

Dry-tool A1 TiN

CREATORE:

135 % 220Modulo 6Av. 2 mm/giro

MATERIALE DENTATO:

18NiCrMo5Ricotto


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fra tutti i riporti duri quello che sopporta meglio il calore; esistono anche delle potenzialit disviluppo nella lavorazione a secco. La velocit di taglio potr probabilmente essere ancoraincrementata, dato che non si mai verificato un caso di bruciatura del riporto.

Si nota inoltre che non c dipendenza dalle dimensioni e dal modulo del creatore o da altriparametri esterni; risultati analoghi sono stati ottenuti, per esempio, su creatori di modulo 1. Ancheil materiale lavorato non ha importanza; il tradizionale TiN risulta in ogni caso inferiore. Lusura sipresenta perfettamente uniforme testimoniando unottimale omogeneit del riporto.

Dry-ToolA1 Dry-ToolA4Riduzione attriti Si SiRiduzione calore Si SiAumento velocit di taglio Si Meno di A1Aumento pezzi prodotti Si Si

Infine osserviamo come questi risultati siano stati ottenuti attraverso la collaborazione di tre diverseaziende, ciascuna con un proprio patrimonio di esperienza e quindi con una propria idea suiparametri di lavorazione e sulla valutazione dellusura; CRT si limitata a fornire il rivestimento ea consigliare laumento di velocit di taglio con il Dry A1. Il conseguimento di risultati analoghicon tutte e tre, una riprova della bont del rivestimento. Tutte queste considerazioni ci portano allaconclusione che entrambi i rivestimenti adottati presentano dei vantaggi; noi ne consigliamo lascelta in funzione della velocit permessa dalla macchina e dal tipo di ingranaggio da dentare:quando si lavora a bassa velocit, il Dry-tool A4 d i migliori risultati in termini di pezzi prodotti,quando invece possibile aumentare la velocit di taglio, il Dry-tool A1 ad offrire un incrementodi numeri di pezzi unito a una riduzione dei tempi di produzione.

340

240

050

100150200250300350

Pezzi

Dry-tool A4 TiN

CREATORE:

108 % 161Modulo 6Av. 1 mm/giroVeloc. taglio 200 giri/min

MATERIALE DENTATO:

C43750 N/mm2


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Recoating: un vantaggio in piA margine di quanto appena esposto, opportuno segnalare la pratica del recoating, cio lapossibilit di rivestire nuovamente dopo ogni riaffilatura. Capita sovente che lutilizzatore acquistiun creatore gi rivestito e quando il tagliente usurato, si limiti a una riaffilatura. Ci si accorgesubito che le prestazioni diminuiscono notevolmente, e la differenza tale da giustificareampiamente la spesa per un nuovo rivestimento. Lutensile cos trattato produrr lo stesso numerodi pezzi alla stessa velocit di uno nuovo. per necessario rimuovere il vecchio riporto sul fiancodei denti; a ci si provvede con un processo di natura chimica, detto stripping, che non danneggian lacciaio n il tagliente.Dopo lo stripping il creatore completamente nudo, ed perci possibile anche cambiare ilrivestimento. Se per esempio si decide di montare il creatore su una macchina che permette unalavorazione pi veloce, si pu riaffilare un creatore in TiN e rivestirlo con AlTiN, che come gidetto si comporta meglio alle alte temperature. Oppure si pu tranquillamente applicare un Dry-Tool per ottenere prestazioni ancora superiori.Loperazione di stripping viene eseguita al nostro interno, e completa la nostra possibilit di offertache comprende, a richiesta, anche la riaffilatura (con leccezione della classe AA). I rivestimentivengono controllati nel loro spessore e adesione e qualora il cliente lo ritenga utile, possiamorilasciare un certificato con gli esiti delle varie prove. Possediamo inoltre uno spettrometro GDS,con cui rileviamo la proporzione dei vari elementi allinterno del riporto.

Alinox: il rivestimento per lavorare lacciaio inox e lalluminioSeguendo la considerazione introdotta brevemente nel primo paragrafo, cio che la durezza non lunica propriet importante nella scelta del riporto, CRT si posta il problema della lavorazione dimateriali con problematiche particolari come lacciaio inossidabile e lalluminio. Come ben noto,la difficolt principale consiste nella formazione del cosiddetto tagliente di riporto. Alcuneparticelle del pezzo in lavorazione aderiscono al tagliente e si sostituiscono allo stesso, alterando lafinitura del pezzo dentato e aumentando lo sforzo sul creatore necessario per dentare. Quando iltagliente di riporto si stacca, porta spesso con s anche del materiale del creatore, con laconseguente craterizzazione del dente ed unusura precoce.Lefficacia del rivestimento si misura allora sulla capacit di lasciare scorrere il truciolo sul pettodellutensile. Ecco perch i creatori per linox e alluminio non sempre traggono un grosso beneficiodai rivestimenti tradizionali; se si forma il tagliente di riporto, a dentare in realt questultimo,rendendone vane le qualit antiusura abrasiva.

1150

750

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Pezzi

Dry-tool A4 TiN

CREATORE:

97 % 100Modulo 3,25Av. 2 mm/giroVeloc. taglio 90m/min

MATERIALE DENTATO:

18NiCrMo5Bonificato


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Tra i molteplici riporti duri, si allorapuntata lattenzione su quello che meno dialtri si lasciasse aggredire. Lesperienza inun campo completamente differente, mache presenta problematiche notevolmentesimili, come la formatura dellalluminio, ciaveva gi portati alla scoperta dei riporti abase di nitruro di zirconio (ZrN). Essi sonostati capaci di risolvere i problemi diincollaggio nelle pi disparate applicazioni,dalla pressofusione allestrusione.CRT uno dei pochissimi rivestitori che haspeso tempo ed energie per sviluppare loZrN su applicazioni industriali, ed oggi ormai un processo consolidato con unaqualit del riporto pari ai pi impiegati TiN,CrN ecc.Da questa base di partenza, abbiamoprovato se il nitruro di zirconio fosse altrettanto indicato nella lavorazione dellinox, ed abbiamosviluppato il rivestimento Alinox, che senza modificare le geometrie dei creatori gi in uso, hapermesso un notevole incremento di produttivit.Purtroppo non ci sono stati resi disponibili i dati numerici di confronto, ma si visto che il taglientedi riporto praticamente scomparso e la riaffilatura si rende necessaria, come nella lavorazionedellacciaio da costruzione, per lusura abrasiva del tagliente. Usura, tra laltro, che vieneconsiderata eccessiva solo oltre 0,25 mm; ciononostante lincollaggio tanto ridotto da nonpresentare fenomeni significativi di craterizzazione. Tenendo conto che il rivestimento, essendoanchesso molto duro, riduce anche lusura abrasiva, possiamo affermare di aver trovato ilrivestimento ideale per questo tipo di lavorazioni.La sperimentazione avviata con i creatori stata ben presto trasferita su altri utensili da taglio;infatti il fenomeno del tagliente di riporto si presenta tale e quale anche nelle altre lavorazioni perasportazioni di truciolo. Al contrario del MoS2, che teme lacqua e non pu essere proposto dovevia sia lubrificazione con emulsione, non c invece ragione di principio che limiti limpiegodellalinox. Come gi detto, lo ZrN gi correntemente impiegato in fonderia, dove le condizioniambientali di temperatura, aggressione chimica ecc. sono molto pi severe.Anche in questo caso i risultati positivi non si sono fatti attendere, ed oggi rivestiamo inserti inmetallo duro, maschi, frese, punte che dagli altri riporto non avevano tratto adeguato beneficio.

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