Lavorazione di alta precisione dell'acciaio per utensili
L'acciaio al carbonio è una lega composta principalmente da ferro e carbonio, con un contenuto di carbonio che varia in genere da 0,04% a 2,5%. Questa composizione ci permette di classificare l'acciaio al carbonio in tre tipi: acciaio a basso tenore di carbonio (solitamente meno di 0,3% di carbonio), acciaio a medio tenore di carbonio (da 0,3% a 0,6% di carbonio) e acciaio ad alto tenore di carbonio (da 0,6% a 2,5% di carbonio).
Proprietà di lavorazione dell'acciaio per utensili
Questa tabella riflette le percentuali di lega standard, ma il contenuto effettivo può variare in base al produttore e alle applicazioni specifiche.
| Grado di acciaio per utensili | Carbonio (C) | Tungsteno (W) | Molibdeno (Mo) | Vanadio (V) | Cromo (Cr) | Cobalto (Co) | Manganese (Mn) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| M2 | 0.85% | 6.35% | 5.00% | 1.85% | 4.15% | – | 0.30% |
| M42 | 1.10% | 1.50% | 9.50% | 1.15% | 3.75% | 8.00% | 0.30% |
| D2 | 1.50% | – | 0.60% | 0.90% | 11.50% | – | 0.60% |
| A2 | 1.00% | – | 1.00% | 0.25% | 5.25% | – | 1.00% |
| H13 | 0.40% | – | 1.25% | 1.00% | 5.25% | – | 0.40% |
| H11 | 0.36% | – | 1.50% | 0.60% | 5.00% | – | 0.40% |
Proprietà fisiche degli acciai per utensili per la lavorazione CNC
Questa versione della tabella si concentra sulle proprietà che hanno un impatto diretto sulle prestazioni e sulla durata degli acciai per utensili in condizioni operative, in particolare durante la lavorazione ad alta velocità o ad alta temperatura.
| Grado di acciaio per utensili | Durezza (HRC) | Durezza (Joule) | Resistenza all'usura | Stabilità termica | Conduttività termica (W/m-K) |
|---|---|---|---|---|---|
| M2 | 60-65 | Medio | Alto | Buono | 25-30 |
| M42 | 65-70 | Alto | Molto alto | Eccellente | 20-25 |
| D2 | 55-62 | Basso | Molto alto | Fiera | 15-20 |
| A2 | 57-62 | Alto | Alto | Buono | 18-22 |
| H13 | 50-55 | Molto alto | Alto | Eccellente | 24-28 |
| H11 | 50-54 | Molto alto | Alto | Eccellente | 23-27 |
Tipi e applicazioni di acciaio per utensili per la lavorazione CNC
Nella lavorazione CNC, diversi tipi di acciai per utensili vengono selezionati in base alle loro proprietà per realizzare vari componenti. Ecco alcuni tipi tipici di acciai per utensili e le parti specifiche per cui vengono utilizzati:
Acciaio ad alta velocità (HSS)
Punte e frese: L'acciaio ad alta velocità è ampiamente utilizzato per la produzione di punte e frese utilizzate nella lavorazione CNC. Questi utensili devono resistere alle alte temperature e all'usura, qualità che l'HSS offre, consentendo loro di eseguire operazioni di taglio precise ed efficienti.
Maschi e matrici: L'HSS è utilizzato anche per produrre maschi e filiere per le operazioni di filettatura. La sua tenacità e durezza lo rendono ideale per tagliare filetti nei metalli senza perdere rapidamente l'affilatura.
Acciaio per stampi
Strumenti per lo stampaggio a iniezione: L'acciaio per stampi è comunemente utilizzato per la fabbricazione di stampi di alta precisione per lo stampaggio a iniezione. La sua resistenza all'usura e la capacità di mantenere la stabilità dimensionale in condizioni di alta pressione e temperatura lo rendono adatto alla produzione di parti in plastica complesse e dettagliate.
Stampi di tranciatura: Gli stampi di tranciatura in acciaio per stampi sono utilizzati per tagliare e formare la lamiera in forme specifiche. La durata e la resistenza dell'acciaio per stampi consentono a questi stampi di operare in condizioni di elevata sollecitazione, producendo pezzi con un'elevata ripetibilità.
Acciaio per utensili (generale)
Frese per ingranaggi: Gli acciai da utensili sono utilizzati per produrre frese per ingranaggi, che devono essere dure e resistenti all'usura per tagliare con precisione i denti degli ingranaggi in materiali come l'ottone e l'acciaio.
Punzoni e matrici: Utilizzati nell'industria della lamiera per le operazioni di punzonatura, questi componenti beneficiano dell'elevata durezza e tenacità degli acciai per utensili, garantendo una lunga durata e precisione in ambienti di produzione ad alto volume.
Trattamento superficiale della lavorazione CNC dell'acciaio al carbonio
I trattamenti superficiali vengono applicati per aumentare la durezza della superficie, ridurre l'attrito e migliorare la resistenza alla corrosione. I trattamenti più comuni includono:
Nitrurazione
Questo processo introduce l'azoto nella superficie dell'acciaio, formando uno strato duro e resistente all'usura. È particolarmente vantaggioso per componenti come ingranaggi e mandrini, soggetti a forte usura.
Carburazione
Aggiungendo carbonio alla superficie, questo trattamento aumenta notevolmente la durezza superficiale e la resistenza complessiva all'usura. È ideale per le parti soggette a forti sollecitazioni, come gli alberi a camme e gli alberi a gomito.
Rivestimento (ad es. TiN, TiCN, AlTiN)
Questi rivestimenti riducono significativamente l'attrito e aumentano la durezza, consentendo velocità di taglio più elevate e una maggiore durata dell'utensile. Sono eccellenti per le punte da trapano e le frese.
Trattamento termico
I processi di trattamento termico, come la tempra e il rinvenimento, sono utilizzati per regolare la microstruttura degli acciai per utensili, migliorando la tenacità, la durezza e la resistenza all'usura.
Tempra e rinvenimento
Questo processo prevede il riscaldamento dell'acciaio ad alta temperatura, seguito da un rapido raffreddamento (tempra) e da un rinvenimento (rinvenimento). Il risultato è un utensile duro e resistente, adatto ad applicazioni di taglio e formatura.
Ricottura
Questo processo ammorbidisce l'acciaio, rendendolo più facile da lavorare o formare. Dopo la lavorazione CNC, è possibile eseguire una ri-ricottura per alleviare le tensioni interne e migliorare la lavorabilità.