Processo di produzione del metallo duro Si dice spesso che per migliorare l'efficienza di lavorazione, i tre parametri di taglio chiave – velocità di taglio, profondità di taglio e avanzamento – debbano essere ottimizzati, poiché questo è in genere l'approccio più semplice e diretto. Tuttavia, l'aumento di questi parametri è spesso limitato dalle condizioni delle macchine utensili esistenti. Pertanto, il metodo più economico e conveniente è la scelta dell'utensile giusto. Gli utensili in metallo duro sono attualmente i più diffusi sul mercato. La qualità del metallo duro è determinata da tre fattori: la matrice in metallo duro (scheletro), la struttura e la forma della lama (carne) e il rivestimento (pelle). Oggi approfondiremo gli utensili per la lavorazione, dallo "scheletro alla carne". Composizione della matrice in metallo duro La matrice in metallo duro è composta da due componenti principali:
Fase di indurimento: comprende materiali come il carburo di tungsteno (WC) e il carburo di titanio (TiC), che inizialmente sono polveri.
Non sottovalutate queste polveri: sono le materie prime principali per tutti i carburi cementati.
Produzione di carburo di tungsteno:Il carburo di tungsteno è composto da tungsteno e carbonio. La polvere di tungsteno, con una granulometria media di 3-5 μm, viene miscelata con nerofumo in un mulino a sfere per la miscelazione a secco. Dopo un'accurata miscelazione, la miscela viene posta in un vassoio di grafite e riscaldata in un forno a resistenza di grafite a 1400-1700 °C. A questa temperatura elevata, una reazione produce carburo di tungsteno.
Proprietà:Il carburo di tungsteno è un materiale estremamente duro ma fragile, con un punto di fusione superiore a 2000 °C, talvolta superiore a 4000 °C. Ciò determina l'elevata durezza e resistenza all'usura della lega.
Metallo legante: in genere vengono utilizzati metalli del gruppo del ferro come il cobalto (Co) e il nichel (Ni); il cobalto è il più comune nelle lavorazioni meccaniche.
Ad esempio, quando il carburo di tungsteno viene miscelato con il cobalto, il contenuto di cobalto è fondamentale per le proprietà del carburo cementato. Un contenuto di cobalto più elevato migliora la tenacità, mentre un contenuto di cobalto più basso aumenta la durezza e la resistenza all'usura.
Processo di produzione
1. Preparazione della polvere (macinazione a umido) Nella camera di macinazione, le materie prime vengono macinate fino alla granulometria desiderata in un ambiente con etanolo, acqua e leganti organici. Questo processo, noto come macinazione a umido, prevede l'aggiunta di solventi organici o inorganici come coadiuvanti di macinazione.
▶ Perché la macinazione a umido?
▶La macinazione a secco può macinare materiali solo a livello micron (ad esempio, oltre 20 μm) perché, al di sotto di questa dimensione, l'attrazione elettrostatica provoca una grave agglomerazione delle particelle, rendendo difficile un'ulteriore macinazione.
▶La macinazione a umido, con l'azione degli additivi di macinazione, può ridurre le dimensioni delle particelle a pochi micron o addirittura nanometri.
▶Durata: a seconda delle materie prime, la macinazione a umido dura circa 8-55 ore, ottenendo una sospensione uniforme delle materie prime.
2. Essiccazione a spruzzoLa miscela liquida viene pompata in un essiccatore a spruzzo, dove l'azoto gassoso caldo fa evaporare l'etanolo e l'acqua, lasciando una polvere granulare di dimensioni uniformi.
▶La polvere essiccata è composta da particelle sferiche con diametri compresi tra 20 e 200 μm. Per fare un paragone, la polvere più fine ha uno spessore inferiore alla metà di un capello umano.
▶La poltiglia essiccata viene sottoposta a controllo di qualità per garantirne la consistenza.
3. PressaturaLa polvere ispezionata viene immessa in una pressa per la produzione di inserti per utensili.
▶Lo stampo di pressatura viene posizionato nella macchina e il punzone e la matrice vengono controllati per pressare la polvere nella forma e nelle dimensioni di base dell'utensile.
▶A seconda del tipo di inserto, la pressione richiesta può raggiungere fino a 12 tonnellate.
▶Dopo la pressatura, ogni inserto viene pesato per garantirne qualità e precisione.
4. SinterizzazioneGli inserti appena pressati sono molto fragili e necessitano di essere temprati in un forno di sinterizzazione.
▶Gli inserti vengono sottoposti a 13 ore di trattamento termico a 1500 °C, durante il quale il cobalto fuso si lega alle particelle di carburo di tungsteno. A 1500 °C, l'acciaio si scioglierebbe con la stessa rapidità del cioccolato.
▶Durante la sinterizzazione, il polietilenglicole (PEG) presente nella miscela evapora e il volume dell'inserto si riduce di circa il 50%, raggiungendo un certo livello di durezza.
5. Trattamento superficiale (levigatura e rivestimento) Per ottenere dimensioni precise, gli inserti vengono sottoposti a levigatura per rettificare le superfici superiore e inferiore.
▶Poiché gli inserti in metallo duro sinterizzato sono estremamente duri, per la rettifica di precisione vengono utilizzate mole diamantate industriali.
▶Questa fase richiede un'elevata precisione nella tecnologia di rettifica. Ad esempio, la Svezia impiega un'avanzata tecnologia di rettifica a 6 assi per soddisfare requisiti di tolleranza estremamente rigorosi.
Dopo la rettifica, gli inserti vengono puliti, rivestiti e sottoposti al controllo di qualità finale.
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Data di pubblicazione: 18-lug-2025
