Il carburo di tungsteno (WC), noto anche come metallo duro, widia o carboloy, rappresenta il materiale di riferimento nelle moderne lavorazioni meccaniche ad asportazione di truciolo. Si tratta di un materiale composito ottenuto tramite sinterizzazione, che combina particelle dure di carburo di tungsteno inglobate in una matrice metallica tenace, solitamente costituita da cobalto (Co).
Composizione e classificazione dei gradi
Le prestazioni di un inserto dipendono strettamente dal rapporto tra le componenti. Il contenuto di cobalto, che varia tipicamente dal 3% al 25%, è l'elemento determinante per le proprietà meccaniche:
- Basso cobalto (3%-8%): Garantisce una durezza elevata e una maggiore resistenza all'usura, ideale per finiture di precisione.
- Medio cobalto (10%-15%): Equilibrio ottimale per usi generali.
- Alto cobalto (20%-30%): Conferisce maggiore tenacità e resistenza agli urti, adatto per lavorazioni gravose o interrotte.
La durezza della lega viene misurata principalmente in scala Rockwell A (HRA). Esistono diversi sistemi di classificazione, tra cui il sistema ANSI (gradi C) e il sistema ISO. Ad esempio, la designazione "YG" (comune nella produzione industriale) indica una lega WC-Co, dove il numero successivo rappresenta il contenuto di cobalto.
Proprietà meccaniche e comportamento del materiale
Il carburo di tungsteno vanta un elevato modulo elastico, circa tre volte superiore a quello dell'acciaio rapido (HSS), il che fornisce un substrato indeformabile fondamentale per l'applicazione di rivestimenti (TiN, TiCN, TiAlN, AlTiN). Questi rivestimenti, seppur sottili (pochi micron), aumentano drasticamente la resistenza all'usura e la lubrificazione durante il taglio.
| Proprietà | Effetto dell'aumento di Cobalto | Effetto della granulometria fine |
|---|---|---|
| Durezza | Diminuisce | Aumenta |
| Tenacità | Aumenta | Diminuisce |
| Resistenza compressione | Diminuisce | Aumenta |
Applicazioni industriali degli inserti
Gli inserti in metallo duro sono accessori sostituibili che contengono il tagliente effettivo e vengono impiegati in una vasta gamma di operazioni:
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- Tornitura e Fresatura: Rimozione rapida ed efficiente del materiale con elevata resistenza al calore.
- Settore Medico: Realizzazione di strumenti chirurgici durevoli.
- Gioielleria: Impiego del tungsteno per la sua estrema durezza e resistenza ai graffi.
- Industria Nucleare: Utilizzo come riflettori di neutroni.
BERNASCONI sinterizzati presentazione
Processo di produzione
La produzione inizia con la macinazione della polvere di tungsteno e cobalto, miscelata con solventi. La miscela viene poi pressata in matrici (stampaggio) o tramite formatura isostatica. La fase critica è la sinterizzazione in fase liquida, dove il pezzo viene riscaldato ad alte temperature in forni a vuoto o con pressatura isostatica a caldo (HIP) per eliminare le porosità residue. La dimensione dei grani di partenza è cruciale: grani ultra-fini (meno di 1 micron) producono inserti estremamente duri, mentre grani più grandi (3-5 micron) sono preferiti per applicazioni che richiedono maggiore tenacità.
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