Rivestimenti utensili per produzione più sostenibile

Negli ultimi anni, l’industria manifatturiera è stata protagonista di una transizione sempre più incalzante verso pratiche di produzione sostenibili. Secondo una ricerca condotta da Schneider Electric e Omdia, per il 49% delle aziende manifatturiere gli investimenti sulla sostenibilità permettono di migliorare le prestazioni e ridurre i costi. Tuttavia, benché siano le soluzioni di Industria 4.0 a essere in genere al centro del dibattito sulla sostenibilità, le aziende non devono trascurare l’importantissimo ruolo che possono svolgere in tal senso gli utensili come le frese a candela in metallo duro integrale rivestite. Qui Anders Micski, Manager Grades & Technology per la Business Unit SRT (Solid Round Tools) presso Sandvik Coromant, spiega come rivestimenti all’avanguardia per gli utensili possano aiutare a raggiungere traguardi di produzione più sostenibili.

Una corretta strategia

Le officine meccaniche hanno acquisito ormai la consapevolezza del fatto che una corretta strategia di sostenibilità fa la differenza tra successo e fallimento, in particolare alla luce dei continui cambiamenti che avvengono nella supply chain e della difficile reperibilità sia di materiali che di conoscenze e competenze. Tuttavia, la strada verso un’industria più sostenibile è irta di ostacoli. Circa un terzo delle maggiori aziende nell’industria manifatturiera intervistate nella ricerca ha affermato che gli asset e le infrastrutture preesistenti delle proprie organizzazioni rendono difficile sviluppare pratiche più “green”. Il 27% ha identificato i costi o il budget come ulteriore importante ostacolo, mentre il 19% ha sottolineato le difficoltà insite nel cambiamento culturale o i rischi che si corrono nel modificare i processi esistenti.

Per ovviare a queste difficoltà, i produttori dovrebbero invece considerare gli evidenti vantaggi offerti da utensili migliori in un’ottica di produzione sostenibile. Una maggiore durata utensile può senza dubbio supportare la sostenibilità e offrire molti altri benefici, come la riduzione del numero di utensili richiesti in un ciclo produttivo e il minor numero di costosi interventi sostitutivi. Un altro vantaggio offerto da utensili più durevoli è la capacità di realizzare prodotti più versatili, per due motivi. Il primo è che un utensile con una vita utile più lunga può essere utilizzato per un numero maggiore di cicli prima di dover essere sostituito o sottoposto a manutenzione. In secondo luogo, aumentare la durata utensile significa mantenerne inalterate la precisione e le prestazioni per un periodo di tempo più lungo, con risultati migliori quanto a qualità e uniformità dei prodotti.

Ciò non equivale a dire che ottenere un vantaggio competitivo nella produzione sia cosa semplice. Da una parte, è evidente che ridurre i costi con il giusto attrezzamento e le corrette strategie di ottimizzazione aiuta a ridurre drasticamente i tempi di lavorazione e raddoppiare se non triplicare, o più, la durata utensile. Dall’altra parte, attività costanti di ricerca e sviluppo sulle sfide attuali che le officine meccaniche devono affrontare sono essenziali per garantire che gli utensili siano al passo con la tecnologia e all’altezza di tali sfide.

Diversi tipi di usura

Concentriamoci sulle frese a candela in metallo duro integrale. Diversi fattori influenzano la durata utensile nelle frese, per esempio i diversi tipi di usura, come la craterizzazione, l’usura sul fianco e la scheggiatura del tagliente, spesso causata dalle vibrazioni del pezzo lavorato o dell’utensile.

Svariati aspetti legati al design di una fresa a candela, come substrato, rivestimento e geometria dell’utensile, ne influenzano invece la resistenza all’usura. La geometria in particolare interessa la funzionalità dell’utensile, come affermato nel report Study on tool life and its failure mechanisms del KITS (Kamala Institute of Technology & Science) in India: “La geometria dell’utensile ne influenza in una certa misura la durata utensile, specialmente per quanto riguarda gli angoli di spoglia”. Inoltre, la scelta del materiale o della qualità per un utensile può avere importanti ripercussioni sulla velocità o sull’avanzamento nei processi di lavorazione, influenzando fattori come la resistenza all’usura, la durezza, la resistenza termica, l’attrito e il deflusso dei trucioli.

Il Department of Grades and Technology, parte della Business Unit SRT, studia costantemente questi fattori per escogitare nuove strategie volte a prolungare la durata utensile. Il team collabora con un altro dipartimento all’interno della R&S di Sandvik Coromant, dedicato allo sviluppo di rivestimenti basati sulla tecnologia della PVD (Physical Vapor Deposition, deposizione fisica da vapore) per gli utensili. Il PVD è un processo in cui il rivestimento viene depositato sulla superficie dell’utensile al fine di migliorarne le caratteristiche di durevolezza e funzionalità — in altri termini, la durata utensile.

Con l’obiettivo di esplorare nuove opportunità in tal senso, i due dipartimenti dedicati a Grades and Technology e PVD hanno scelto di concentrare il proprio lavoro di ricerca sull’influenza dei rivestimenti PVD, escludendo altri fattori come substrato e geometria. La ricerca di Sandvik Coromant ha inoltre beneficiato del contributo dei clienti, che hanno così aiutato gli ingegneri a ottimizzare ulteriormente le proprietà di tali rivestimenti.

Le ricerche hanno portato allo sviluppo di nuove soluzioni di rivestimento grazie alle quali migliorare la durata utensile e potenziare le prestazioni dell’utensile stesso. Tra queste, si menzioneranno una soluzione per ISO P e un’altra per ISO M.

Nuovo rivestimento

Le attività R&S in corso di Sandvik Coromant hanno portato allo sviluppo di una gamma di nuovi rivestimenti per le frese a candela in metallo duro integrale. L’ultima novità è la gamma di rivestimenti Zertivo 2.0, che combinano una produttività di altissimo livello con un volume di truciolo asportato eccezionale e la massima sicurezza di processo ottenibile, consentendo di sfruttare appieno il potenziale di questa qualità. La qualità per fresatura Zertivo offre un tagliente estremamente resiliente: questo robusto substrato e il rivestimento ottimizzato resistono in modo efficace alla scheggiatura del filo tagliente e alle fessurazioni, fenomeni che possono insorgere in condizioni di lavoro difficili.

Fresatura affidabile

Il rivestimento Zertivo 2.0 è unico nel suo genere ed è stato studiato specificatamente per l’uso con le frese a candela integrali CoroMill Plura HD, per operazioni di sgrossatura pesanti su acciaio e acciaio inossidabile con due nuove qualità per ISO P e ISO M. CoroMill Plura è una gamma di frese a candela in metallo duro integrale di alta qualità con cui è possibile creare soluzioni di fresatura efficienti, ad alta produttività e perfettamente affidabili.

CoroMill Plura HD è la scelta prioritaria di Sandvik Coromant per applicazioni pesanti su acciaio e acciaio inossidabile (ISO P e ISO M), per operazioni di fresatura con frese a candela sicure ed efficaci. Le nuove qualità, dotate del rivestimento Zertivo 2.0, aumentano ulteriormente durata utensile, sicurezza del processo e produttività. Le nuove qualità consentono velocità di taglio consigliate del 30% più elevate nei campi di applicazione primari ISO P e ISO M, oltre che per materiali ISO K e ISO S, grazie alla loro forma ottimizzata delle scanalature che garantisce un’efficace evacuazione truciolo.

Con utensili per sgrossatura pesante e finitura, CoroMill Plura lavora su una varietà di applicazioni e materiali, compresi quelli difficili da tagliare e gli acciai molto duri, con una durezza Rockwell (HRc) fino a 63. Le qualità pensate per la lavorazione dell’acciaio inossidabile consistono in due varianti: una con refrigerante interno per migliorare il controllo della temperatura e il deflusso dei trucioli, e una senza refrigerante interno.

Test sulle prestazioni

CoroMill Plura HD con Zertivo 2.0 è stata sottoposta a numerosi test prestazionali contro frese a candela in metallo duro integrale concorrenti. Un test ha interessato la lavorazione di un pezzo SS1672 (C45) 160 HB ISO P, mentre un altro test ha interessato la lavorazione di un pezzo 1.4404 (316L) ISO M.

Il pezzo ISO M è stato sottoposto a fresatura di cave, operazione per la quale gli utensili sono stati impiegati ai seguenti parametri: velocità di taglio (V_c) di 90 m/min, avanzamento per dente (f_z) di 0,05 mm/dente, profondità di taglio radiale (a_e) di 10 mm e profondità di taglio assiale (a_p) di 5 mm. CoroMill Plura HD ha presentato un aumento della durata utensile pari al 65%. Il pezzo ISO P è stato sottoposto a fresatura di spallamenti senza refrigerante con i seguenti parametri di taglio: V_c di 235 m/min, f_z di 0,1 mm/dente, a_e di 7,5 mm e a_p di 5 mm. Per questo processo, CoroMill Plura HD ha presentato un aumento della durata utensile pari al 150% rispetto all’utensile della concorrenza.

Sandvik Coromant consiglia di utilizzare CoroMill Plura HD e Zertivo 2.0 in campi come meccanica generale, automotive, acciaio inossidabile e acciaio. Guardando al futuro, gli ingegneri di Sandvik Coromant specializzati in utensili e R&S prevedono di espandere i rivestimenti Zertivo 2.0 su tutta la linea di utensili. In questo modo, i rivestimenti aiuteranno i clienti a ottenere prestazioni migliori e risparmi sui costi, nell’ambito della transizione industriale verso la sostenibilità.