Proprietà dei metalli: la guida alla lavorazione con asportazione di trucioli

• Nozioni di base: i metalli sono elementi chimici dotati di proprietà caratteristiche che influenzano in modo determinante la loro lavorabilità. Circa l’80% di tutti gli elementi della tavola periodica sono metalli.
• Struttura: il reticolo metallico con elettroni liberi (gas di elettroni) è responsabile delle proprietà tipiche dei metalli, quali la deformabilità. Quest’ultima determina in modo determinante la formazione di trucioli e bave durante la lavorazione. Il legame metallico tiene insieme i nuclei atomici caricati positivamente.
• Rilevanza per la lavorazione: proprietà quali durezza, tenacità, conducibilità termica e reattività chimica determinano l’usura degli utensili, i parametri di taglio e la finitura superficiale ottenibile. La comprensione di queste interrelazioni è la chiave per l’ottimizzazione di ogni processo di produzione e della lavorazione con gli utensili adeguati.

Durezza e proprietà meccaniche

La durezza dei metalli determina in modo determinante l’usura degli utensili e le forze di taglio necessarie. Mentre l’alluminio puro è relativamente morbido, le leghe temprate, come l’acciaio al cromo-vanadio o l’acciaio al cromo-nichel, raggiungono gradi di durezza estremi. La resistenza alla trazione e il limite di snervamento sono parametri fondamentali che definiscono il modo in cui un materiale reagisce all’azione delle forze esercitate dal tagliente dell’utensile.

Conducibilità termica

Strettamente legata alla conduttività elettrica è la capacità dei metalli di condurre il calore. Questa proprietà è fondamentale nella lavorazione con asportazione di trucioli:

• Buoni conduttori termici (ad es. alluminio, rame): il calore generato dal processo viene rapidamente dissipato dall’utensile verso il truciolo e il pezzo.
• Cattivi conduttori di calore (ad es. titanio, acciaio inossidabile): il calore si concentra sul bordo ti taglio dell’Utensile, causando un’usura estremamente elevata. In questo caso è indispensabile l’utilizzo del refrigerante mirato.

Metalli preziosi vs. metalli non preziosi

Questa classificazione in base alla resistenza alla corrosione è spesso correlata alla reattività chimica durante la lavorazione.

• Metalli preziosi: oro, argento, platino. Sono per lo più morbidi, tenaci e tendono a formare sbavature consistenti.
• Metalli comuni: ferro, zinco, alluminio. La loro tendenza all’ossidazione è meno rilevante per la lavorazione con asportazione di trucioli rispetto alla loro tendenza a reagire chimicamente sotto l’effetto della pressione e della temperatura sul tagliente.

• La sfida: Il materiale tende fortemente alla formazione di bordi di accrescimento e di bave. I trucioli lunghi richiedono una buona gestione dei trucioli.
• Soluzione: sono necessari bordi di taglio molto affilati, superfici lucidate sull’Utensile ed elevate velocità di taglio.
• Utensili adatti: l’alluminio si lavora molto bene con tutti i sistemi HEULE, come ad esempio lo sbavatore COFA, l’utensile di smussatura SNAP o la fresa a retrofresatura BSF. Grazie al rivestimento ottimale delle lame, si riduce l’adesione dei trucioli. Gli utensili smussati rappresentano un fattore critico: causano rapidamente lo strappo del materiale e la formazione incontrollata di bave.

• La sfida: l’estrema tenacità e deformabilità del materiale determinano la formazione di trucioli lunghi e tenaci e una formazione di bave molto marcata, difficile da rimuovere.
• Soluzione: sono necessari utensili affilati con una geometria speciale per tagliare il truciolo in modo netto e ridurre al minimo la formazione di bave.
• Utensili idonei: il rame richiede taglienti molto affilati e forze di lavorazione ridotte. Gli utensili HEULE per la lavorazione di fori sul retro (ad es. COFA, DL2 e DEFA) funzionano tutti con taglienti definiti. Sono quindi particolarmente adatti alla lavorazione di pezzi in rame.

• Ferro puro: relativamente morbido e tenace, simile al rame nella lavorazione.
• Leghe di acciaio: la lavorabilità varia notevolmente. L’acciaio da costruzione non legato è facilmente lavorabile, mentre gli acciai inossidabili altamente legati (ad es. l’acciaio al cromo-nichel), a causa della loro tenacità e della bassa conducibilità termica, rientrano tra i materiali più impegnativi.
• La sfida: le elevate forze di taglio e lo sviluppo di calore causano l’usura degli utensili e possono compromettere la qualità dei componenti.
• Soluzione: materiali da taglio robusti, processi stabili e parametri di taglio adeguati sono fondamentali.
• Utensili adatti: l’acciaio rappresenta un campo di applicazione ideale per le soluzioni di utensili HEULE. Grazie alle lame dotate di rivestimenti specifici, questi utensili garantiscono sbavature (COFA, DL2, COFA-X), smussature (SNAP, DEFA, GH-K) o svasature (BSF, SOLO) costanti anche in condizioni di carico elevato. Diventano invece problematici gli utensili o le lame non rivestiti: si usurano rapidamente e producono risultati non puliti.

• La sfida: la bassa conducibilità termica comporta un forte sviluppo di calore sul tagliente. Allo stesso tempo sussiste il rischio di fessurazioni da tensione nel materiale.
• Soluzione: sono necessari materiali da taglio di altissima qualità e condizioni di taglio controllate.
• Utensili idonei: il titanio richiede utensili robusti con un elevato controllo del taglio. COFA garantisce una sbavatura sicura , SNAP consente di smussare con precisione, mentre la fresa a retrocarica BSF, grazie ai suoi taglienti in metallo duro, assicura svasature pulite anche in condizioni di carico elevato.

• La sfida: i bordi irregolari e i dislivelli rendono difficile una sbavatura uniforme.
• Soluzione: gli utensili devono essere in grado di reagire in modo flessibile alle variazioni geometriche.
• Utensili adatti: è qui che i sistemi con lame mobili dimostrano i propri punti di forza. Infatti, le lame iniziano la sbavatura solo al momento del contatto con il bordo del foro. In questo modo è possibile lavorare in modo affidabile e con risultati di sbavatura costanti, ad esempio, i pezzi fusi con le loro tipiche variazioni di tolleranza. Tutte le soluzioni HEULE, ad esempio lo sbavatore COFA o l’utensile di smussatura SNAP (vedi video), garantiscono quindi risultati uniformi. Gli utensili rigidi non sono adatti, poiché non sono in grado di compensare le tolleranze.

• La sfida: l’estrema resistenza al calore, l’elevata resistenza meccanica e la formazione di trucioli lunghi comportano una rapida usura degli utensili.
• Soluzione: sono necessari materiali da taglio speciali e una gestione ottimizzata del processo.
• Utensili adatti: l’Inconel provoca un’elevata usura degli utensili e genera trucioli lunghi. COFA consente una sbavatura affidabile anche in presenza di spigoli difficili. In caso di forte formazione di bave, DEFA è la soluzione ideale , poiché è progettato specificamente per tagli interrotti. SNAP garantisce inoltre smussature pulite e ben definite in un’unica operazione.