Utensili e materiali: cenni storici

Utensili in acciaio

Possono essere acciai al solo carbonio temprati in acqua, o debolmente legati con Cr e W temprati in olio, ma in questi casi si devono impiegare velocità di taglio basse perché questi materiali non sopportano elevate temperature. Più impiegati sono quindi gli acciai rapidi e super rapidi: per caratteristiche e impieghi relativi si veda la tabella UNI 2955. Con utensili ottenuti con questi materiali si può lavorare ad alte velocità perché conservano buone caratteristiche di durezza anche a 450-600 gradi.

Utensili in leghe di cobalto, con alti tenori di cromo e tungsteno

Tra le più note si può ricordare la stellite. Mantengono la loro durezza anche oltre i 700 gradi e rispetto ai metalli duri hanno il vantaggio di una minore fragilità e di un costo inferiore. Sono utilizzate in barrette o applicate, sotto forma di placchette, su steli di utensili in acciaio. Sono usate specialmente per riporti a spessore su utensili da riparare o su pezzi soggetti a forte usura a caldo.

Metalli duri

Sono carburi metallici sintetizzati, specialmente di tungsteno ma anche di titanio e tantalio, i cui grani sono legati tra loro da una matrice di cobalto con eventualmente nichel e ferro. Mantengono una durezza elevata anche a 800 gradi e permettono quindi velocità di taglio molto elevate, anche per la loro alta capacità di disperdere il calore prodotto nella zona di taglio. Presentano problemi per la loro fragilità e scarsa resistenza a trazione, a fatica e agli sbalzi termici. Hanno costo elevato che però è compensato dalla forte produzione, realizzabile o con lunga durata del tagliente o con velocità di taglio molto alte. La varietà dei procedimenti con i quali i diversi fabbricanti producono i metalli duri ha fatto sì che la ISO abbia normalizzato solo tre gruppi principali P, M e K, ciascuno suddiviso in gruppi di applicazione, in funzione delle condizioni di lavoro nelle quali il carburo metallico è usato. Sulla base di questi gruppi i fabbricanti indicano poi il campo di applicazione delle loro gradazioni. Il metallo duro è usato sotto forma di placchette brasate su uno stelo d’acciaio oppure di inserti multi taglienti bloccati meccanicamente. Gli utensili con placchetta brasata vengono riaffilati, con mole a base di carburo di silicio o diamantate. Nella placchetta si hanno tensioni interne lasciate dalla saldobrasatura e durante il taglio altre nascono dalla diversa dilatazione termica delle due parti a contatto. Il fissaggio meccanico di inserti multi taglienti elimina questi inconvenienti e inoltre offre il vantaggio di poter sostituire un tagliente usuratosi, semplicemente ruotando l’inserto. Il costo utensile è ridotto fortemente, rispetto agli utensili a placchetta brasata, perché il prezzo d’acquisto per tagliente è minore, è eliminato il costo di riaffilatura ed è minimo il costo per il tempo di sostituzione del tagliente, Usando questi utensili con inserti multi-taglienti conviene aumentare la velocità di taglio: il tagliente dura meno e l’utensile costa di più ma in compenso il risparmio di tempo riduce fortemente il costo macchina e quindi alla fine si ha un minore costo totale di produzione.

Utensili in materiali ceramici e carboceramici

Costituiti fondamentalmente da Allumina contengono ossidi di cromo, silicio, magnesio, ecc. Hanno durezza vicina quella del diamante e la mantengono anche ad elevate temperature permettendo così di lavorare a velocità anche 10 volte superiori a quella dei metalli duri. Essendo fragili richiedono assenza di vibrazioni e taglio non interrotto. Sono specialmente indicati per lavorare leghe abrasive, ghisa, rame, ottoni, bronzi e acciai inox. Sono impiegati quasi sempre sotto forma di inserti fissati meccanicamente.