L'eccezionale resistenza all'usura dilame in carburo di tungsteno, pur essendo superiore alla maggior parte degli altri materiali per utensili da taglio, è comunque soggetto a un graduale deterioramento dovuto a molteplici meccanismi simultanei quando viene utilizzato in modo continuativo per periodi prolungati. La comprensione di questi processi di usura è essenziale per sviluppare contromisure efficaci e ottimizzare le prestazioni delle lame nelle applicazioni industriali.
1. Usura abrasiva
L'usura abrasiva rappresenta uno dei meccanismi di usura più comuni ed economicamente significativi che colpisconolame in carburo di tungstenoin funzionamento continuo. Questo processo si verifica quando inclusioni dure o particelle incrudite nel materiale del pezzo interagiscono meccanicamente con la superficie della lama, determinando una graduale rimozione del materiale attraverso azioni di microtaglio e aratura. L'estrema durezza delgrani di carburo di tungstenoOffre una notevole resistenza a questo meccanismo di usura, ma la fase legante al cobalto, relativamente più morbida, è più suscettibile all'abrasione, con conseguente potenziale sporgenza dei grani di WC e successiva frattura o estrazione. La ricerca indica che l'usura abrasiva è particolarmente diffusa durante la lavorazione di materiali contenenti costituenti abrasivi come leghe di silicio e alluminio, materiali compositi o pezzi con scaglie superficiali indurite.
Il tasso di usura abrasiva è influenzato da diversi fattori, tra cui le dimensioni e la morfologia delle particelle abrasive, le proprietà meccaniche del pezzo in lavorazione e del materiale della lama e le condizioni di taglio impiegate. Osservazioni industriali confermano che l'usura abrasiva si manifesta tipicamente come un'usura uniforme della superficie laterale dell'utensile o la formazione di solchi lungo la superficie di contatto con il truciolo, con un tasso di usura generalmente correlato direttamente alla distanza di taglio e inversamente alla durezza di taglio.
2. Usura diffusiva
L'usura diffusiva, nota anche come usura per dissoluzione-diffusione, diventa particolarmente significativa nelle applicazioni di lavorazione ad alta temperatura, dove le temperature di taglio superano gli 800 °C. A queste temperature elevate, i costituenti chimici sia della lama in carburo di tungsteno che del materiale del pezzo diventano sempre più mobili, causando una diffusione reciproca attraverso l'interfaccia utensile-pezzo. Questo fenomeno è particolarmente pronunciato nella lavorazione di materiali ferrosi, dove il ferro del pezzo può diffondersi nella lama in carburo, mentre carbonio, tungsteno e cobalto della lama si diffondono nel truciolo.
Il processo di diffusione altera radicalmente la composizione e le proprietà degli strati superficiali della lama. Man mano che gli atomi di carbonio migrano dalla superficie della lama, i cristalli di WC si destabilizzano, con conseguente riduzione della durezza complessiva e dell'integrità meccanica. Allo stesso tempo, la diffusione del cobalto indebolisce il legame tra i grani di carburo di tungsteno, compromettendo ulteriormente la stabilità strutturale della lama. Questa degradazione chimica provoca tipicamente la formazione di crateri di usura sulla superficie di spoglia dell'utensile, con la massima profondità di usura che si verifica nel punto di massima temperatura. Studi hanno dimostrato che l'incorporazione di carburo di titanio (TiC) nella composizione del carburo di tungsteno può ridurre significativamente l'usura diffusiva grazie al coefficiente di diffusione inferiore del TiC rispetto al WC e alla sua capacità di formare strati protettivi di ossido di titanio a temperature elevate.
3. Usura adesiva e chimica
L'usura adesiva si verifica quando frammenti microscopici del materiale del pezzo in lavorazione si saldano alla superficie della lama sotto l'influenza combinata di alta pressione e temperatura all'interfaccia utensile-pezzo. Queste giunzioni adesive possono successivamente fratturarsi durante il movimento relativo, causando la rimozione di piccole particelle dalla superficie della lama. Questo meccanismo è particolarmente diffuso nella lavorazione di materiali duttili che tendono ad aderire.utensili da taglio, come le leghe di alluminio o alcuni acciai inossidabili.
Allo stesso tempo, i processi di usura chimica, tra cui l'ossidazione e altre reazioni termochimiche, possono contribuire in modo significativo al degrado della lama, soprattutto in ambienti ad alta temperatura.Carburo di tungstenopuò ossidarsi formando ossido di tungsteno e anidride carbonica a temperature superiori a 600 °C, mentre il legante al cobalto è altrettanto suscettibile all'ossidazione, portando potenzialmente alla disintegrazione della fase legante della lama e alla conseguente perdita di grani di carburo di tungsteno. La presenza di alcuni elementi chimici nei materiali del pezzo in lavorazione, come cloro o zolfo in alcune leghe, può accelerare questi processi di usura chimica attraverso la formazione di prodotti di reazione volatili o a bassa resistenza.
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Data di pubblicazione: 24-10-2025
