Elli Zerboni: quando preferire le punte per forare in acciaio super rapido

Le punte in HSS possono rivelarsi una scelta valida soprattutto a livello di costi per produzioni di fori non in grande serie e in molti altri casi. Vediamo quali con l’aiuto di Enrico Negro, direttore di Elli Zerboni.

Negli ultimi decenni nelle lavorazioni meccaniche industriali le punte elicoidali in metallo duro hanno preso il sopravvento sulle punte in acciaio super rapido (HSS). I più recenti dati disponibili a riguardo mostrano un mercato nazionale in cui le punte integrali in metallo duro rappresentano in valore più dei due terzi, mentre le punte in HSS (anche al cobalto e in acciaio da polveri) meno di un terzo, quando sino a quindici anni fa le due categorie si dividevano equamente il mercato (Grafico 1).

Grafico 1 – Quote di mercato dal 2008 al 2018 delle punte elicoidali in HSS e di quelle in metallo duro.

Vantaggi dell’HSS

Nonostante la tendenza di lungo periodo di continua crescita degli utensili in metallo duro, l’HSS viene ancora largamente utilizzato e apprezzato per le sue particolari caratteristiche. «Le punte in HSS sono meno dure e rigide, pertanto sono più tenaci rispetto alle punte in metallo duro – esordisce Enrico Negro, direttore di Elli Zerboniuna punta in metallo duro sottoposta a determinate pressioni assiali e laterali si può rompere, mentre quella in HSS può resistere a quelle stesse pressioni» (Grafico 2).

Grafico 2 – Gli acciai HSS offrono la maggiore resistenza alla flessione rispetto a ogni altro materiale.

«Questa capacità di piegarsi e non spezzarsi, ossia di resistenza alla flessione, sinonimo di tenacità e di resilienza – prosegue Negrorisulta vantaggiosa quando si fora con macchinari non più nuovi che presentano condizioni di instabilità, quali disallineamenti assiali del mandrino, guide di scorrimento e fissaggi poco rigidi e così via».

«A rendere competitive le punte in HSS oltre alle caratteristiche del materiale sono poi le moderne geometrie e affilature (Figura 1) con spigoli vivi che consentono di lavorare diversi materiali» fa notare Negro. Le geometrie delle punte in metallo duro sono spesso più arrotondate per far fronte alla maggiore friabilità della micrograna. Nelle punte in HSS oltre al classico angolo di punta a 118°, si hanno punte per lavorare materiali tenaci e duri con angoli di 130°-140° che fanno in modo che i taglienti entrino prima nell’azione di taglio. Gli stessi angoli meno acuti producono taglienti più corti che creano meno calore e allungano la vita utile della punta.

Utilizzi generali

«Se parliamo di punte a codolo cilindrico – prosegue Negrol’offerta in metallo duro a livello di diametri di foratura è analoga a quella delle punte in HSS, solo che queste ultime non si fermano ai 20 mm, ma possono arrivare con la serie extra-corta sino a 32 mm». (Figura 2). Le punte con attacco conico Morse, tutte in HSS e HSS Co5 (al 5% di cobalto), restano invece l’unica soluzione quando si devono produrre grandi fori. «Elli Zerboni, ad esempio – sottolinea Negroha disponibili misure per forare sino a 100 mm di diametro» (Figura 3).

In generale le punte in HSS sono utilizzate nelle officine meccaniche che non eseguono forature su larga scala e sono ideali per le officine che hanno macchine che non possono raggiungere elevate velocità di taglio o in cui le lavorazioni richiedono frequenti interruzioni, nonché per gli allestimenti delle macchine utensili con minore rigidità. In tali casi la scelta di punte in HSS, quando non è obbligata, si rivela anche economicamente vantaggiosa.

Senza lubrorefrigerazione interna

«L’HSS è poi la prima scelta – ricorda Negronella lavorazione degli acciai inossidabili se si hanno a disposizione macchinari che non possono alimentare la lubrificazione interna delle punte forate in metallo duro». La resistenza alla flessione dell’HSS rende queste punte più adatte anche alla foratura con interruzione e ripresa dalla lavorazione. Per Negro, quando la macchina non può alimentare la lubrorefrogerazione interna delle punte, si dovrebbero utilizzare le punte in HSS che sono più tenaci e possono essere utilizzate anche per la foratura con interruzione e ripresa. «Peraltro – ci dice Negrole punte in acciaio superrapido con l’elica a parabola, come le “tipo G” di Elli Zerboni, sono adatte alla foratura profonda senza interruzioni» (Figura 4).

Prefori di maschiatura

«Un altro uso delle punte in HSS che dovrebbe essere generalizzato – suggerisce Negroè quello per l’esecuzione dei fori da filettare con la maschiatura. Questo, più che altro, perché le alte velocità del metallo duro possono portare a incrudimento delle pareti dei fori con un incremento della durezza del materiale lavorato che crea problemi ai maschi che devono filettare queste pareti». Si rischia pertanto di consumare più maschi e quindi di dover sopportare costi maggiori degli utensili per filettare.

Utilizzi specifici

Molti preferiscono usare le punte in HSS per forare pezzi di grande valore, come è anche il caso dei componenti dei prototipi. «Se la punta in HSS si rompe all’interno del pezzo, può venire estratta più facilmente di una punta in metallo duro», afferma Negro. La struttura produttiva nazionale presenta tante piccole e piccolissime imprese anche nel comparto della meccanica, queste sono caratterizzate da produzioni in serie ridotte, possiedono macchine non sempre recenti e utilizzano allestimenti non molto stabili e per questi motivi preferiscono far uso delle tradizionali punte in HSS. «Le punte in HSS sono poi utilizzate per forare più materiali sovrapposti, passando magari da un materiale più duro a uno più lavorabile, nel passaggio tra uno strato e l’altro la punta è sottoposta a delle sollecitazioni che solo la tenacità dell’HSS può rendere innocue», ci fa sapere Negro.

Negro spiega anche che moltissime forature sono effettuate “a mano“, ossia con trapani portatili, elettrici, pneumatici o comunque privi di avanzamento automatico e questa pratica va dall’installazione di apparecchiature e impianti, alla manutenzione, riparazione e revisione, sino ai montaggi effettuati nell’ industria, compresa quella aerospaziale. «Per esempio – aggiunge Negrosi usano punte in HSS con affilatura autocentrante, tipo lo split point, per fissare le lamiere sulle ali e sulla fusoliera degli aeroplani, ossia dove c’è bisogno che il foro sia posizionato con estrema precisione». Le affilature autocentranti, infatti, non fanno scivolare la punta e il foro viene rapidamente eseguito nella posizione corretta.

«Nella costruzione di velivoli si usano spesso punte in HSS molto lunghe per forature poco profonde e la lunghezza della punta serve più cha altro per raggiungere i punti di foratura», specifica Negro. L’utilizzo di trapani portatili di vario genere, come quelli ad angolo retto usati per forare punti non accessibili frontalmente, rende obbligatorio l’utilizzo di punte in HSS.

Economie di piccola scala

In genere, sostiene Negro, le lavorazioni che prevedono poche forature privilegiano le punte in HSS perché, sebbene più lente, permettono di risparmiare sui costi e questo anche quando si hanno a disposizione macchinari adatti ad alimentare la lubrorefrigerazione interna delle punte in metallo duro. Dipende molto dalla produzione complessiva e dall’importanza dei costi per foro di ciascun operatore.

Le geometrie innovative hanno reso le punte in HSS più competitive anche sui tempi di lavorazione, garantendo una maggiore produttività, ci ricorda Negro. Per esempio, gole dell’elica più ampie permettono una più efficace evacuazione dei trucioli, favoriscono lo scorrimento del liquido di raffreddamento esterno e la foratura a più riprese. Per forare con utensili portatili con avanzamento a mano è meglio disporre di punte con il nucleo rinforzato. «Il nucleo della punta ha una conicità – continua Negroche porta ad avere gole meno ampie verso il codolo della punta e più ampie verso la testa e questo garantisce robustezza e penetrazione assieme».

Materiali, trattamenti e rivestimenti

«Le punte in HSS – informa Negrosono rese più performanti dai trattamenti delle superfici e dai rivestimenti. La vaporizzazione della superficie rende la punta più resistente al calore, favorendo lo smaltimento dei trucioli. Le punte in HSS al 5% di cobalto presentano maggiore rigidità e resistenza all’usura, mentre l’HSS all’8% di cobalto, aumentando durezza e rigidità dell’utensile integrale, è più indicato per le frese o per la foratura di materiali duri come il titanio» (Figura 5). Con l’aggiunta di vanadio si ottiene maggiore resistenza al calore e la possibilità di incrementare le velocità di rotazione (Tabella 1).

I rivestimenti ai nitruri di titanio TiN e TiAlN migliorano ancora più le prestazioni perché aumentano la durezza dell’utensile rendendolo più resistente al calore e all’usura, ma abbassano anche il coefficiente di attrito, riducendo così il calore sviluppato ed evitando il tagliente di riporto, ossia l’incollarsi dei trucioli del materiale lavorato ai taglienti. La punta in HSS rivestita ha prestazioni superiori e una vita utile più lunga.

«Elli Zerboni – precisa Negronel comparto delle punte in HSS riveste le punte al cobalto, ossia aumenta ulteriormente le prestazioni del top di gamma, resta come unica eccezione la punta parzialmente rivestita 1055 che è in HSS e che in questo modo garantisce un rapporto ottimale tra prezzo e prestazioni (Figura 5

Sempre rimanendo nell’ambito dell’HSS con l’aggiunta di cobalto si trovano le punte in acciaio da polveri, che presentano caratteristiche che le avvicinano a quelle del comparto metallo duro (Figura 6). «Notevole – conclude Negroè la punta Elli Zerboni 1454 in PM HSS (acciaio da polveri), un’extra corta per forare sino a tre volte il diametro, che ha ricopertura TiAlN, angolo di punta 135° e affilatura speciale autocentrante a due conoidi. Può forare su tutti i materiali, ma è particolarmente indicata per acciaio inox e titanio» (Figura 7). Le punte in acciaio da polveri possono essere ancora più tenaci pure presentando maggior durezza e resistenza all’usura, qualità che fanno durare davvero a lungo questo tipo di utensili.

Tabella 1 – Gradi e composizione dei principali acciai e acciai da polveri HSS.

Le ibride a grandi prestazioni

Le punte in acciaio super rapido (HSS) con placchetta saldobrasata in metallo duro rappresentano una soluzione di successo per avvalersi delle caratteristiche più vantaggiose dei due principali materiali da costruzione degli utensili da taglio dei metalli. Queste punte elicoidali infatti uniscono la tenacità del corpo in HSS con la durezza della testa con i taglienti in metallo duro, la cosiddetta placchetta che viene saldata mediante brasatura e rettificata in tolleranza con i vari diametri disponibili. Elli Zerboni presenta due prodotti di questo tipo: la punta 9991 a codolo cilindrico, secondo la norma DIN 338 per forare sino a cinque volte il diametro e la punta 9992 a codolo conico Morse, secondo la norma DIN 345 sempre per forare 5xD. La 9991 a codolo cilindrico è disponibile dal diametro 1,5 mm sino al diametro 20 mm (con decimi sino a 10 mm e per mezzi da 10,2 mm in su), mentre la 9992 a codolo conico Morse ha una gamma che va dal diametro 5 mm sino al diametro 40 mm (con mezzi sino a 30 mm e quindi per interi sino a 40 mm). Queste punte possono lavorare diversi materiali, ma sono particolarmente utilizzate per forare i materiali più abrasivi come la ghisa e le leghe di rame come l’ottone e il bronzo e le leghe ad alta resistenza.

di Michele Ignoto

www.semprepresenti.it

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