Frese in metallo duro o Hss: qual è la migliore?

Introduzione all'articolo

Le frese sono tra gli utensili da taglio più comunemente utilizzati nella lavorazione CNC, nella costruzione di stampi e nella finitura di parti metalliche. Che si tratti di un'officina meccanica tradizionale o di un centro di lavoro CNC ad alta-velocità, il materiale utilizzato per l'utensile influisce direttamente sulla velocità di taglio, sulla qualità della superficie, sulla durata dell'utensile e sui costi di produzione.

CarburoEFrese HSSsono i due tipi più comuni di materiali per utensili da taglio. Differiscono significativamente nella composizione chimica, nel processo di produzione, nelle proprietà meccaniche e nel campo di applicazione. La scelta del materiale sbagliato può portare non solo al guasto prematuro dell'utensile, ma anche al guasto del pezzo e al danneggiamento della macchina.

Frese HSS: un simbolo di resilienza

Composizione dei materiali e processo di fabbricazione

L'HSS (High-Speed ​​Steel) è un acciaio per utensili ad alto-carbonio contenente elementi leganti come tungsteno (W), molibdeno (Mo), cromo (Cr) e vanadio (V). Attraverso il trattamento termico di tempra e rinvenimento, l'HSS raggiunge un elevato equilibrio tra durezza e tenacità. I gradi comuni includono M2, M35 e M42.

• M2: uso generale, buone prestazioni generali e prezzo contenuto.
• M35: aggiunge il 5% di cobalto per migliorare la resistenza al calore ed è adatto per il taglio dell'acciaio inossidabile.
• M42: contiene l'8% di cobalto, ha una migliore resistenza al calore e può essere utilizzato per materiali con durezza più elevata.

Caratteristiche prestazionali

• Elevata tenacità: forte resistenza agli urti e non facile da scheggiare.
• Tolleranza media della temperatura di taglio: le prestazioni iniziano a diminuire a 500~600 gradi.
• Riaffilabile: la durata dell'utensile può essere prolungata affilandolo dopo che è usurato.
• Prestazioni ad alto costo: adatto per lavorazioni a media e bassa velocità e piccoli lotti.

Frese in metallo duro: le re della durezza

Composizione dei materiali e processo di fabbricazione

Il carburo cementato è costituito principalmente da carburo di tungsteno (WC) e cobalto (Co) come legante, prodotto mediante sinterizzazione ad alta-temperatura utilizzando la metallurgia delle polveri. Alcuni-utensili da taglio di fascia alta incorporano anche elementi come titanio (Ti), tantalio (Ta) e niobio (Nb) per migliorare la resistenza alla fessurazione termica e all'ossidazione.

• Micro-carburo: dimensione delle particelle 0,5~1,0 μm, adatto per finitura ad alta-velocità.
• Metallo duro a grana ultrafine-: particelle inferiori a 0,5 μm, maggiore durezza e tagliente più affilato.

Caratteristiche prestazionali

• Durezza estremamente elevata: circa HRA 90, può tagliare facilmente materiali ad alta durezza.
• Resistenza alle alte temperature: la temperatura di taglio può raggiungere i 1000 gradi pur mantenendo la durezza.
• Elevata resistenza all'usura: adatta per tagli a lungo-termine e ad alta-velocità.
• Requisiti di elevata rigidità per le macchine utensili: bassa tenacità, necessità di evitare vibrazioni e urti.

Carburo vs. Hss: prestazioni dello strumento

Prestazioni in diverse condizioni di taglio

Nella produzione effettiva, diverse condizioni di taglio determineranno direttamente la durata dell'utensile e la qualità della lavorazione.HSSECarburopresentano evidenti differenze di prestazioni in diverse condizioni di lavoro:

Taglio ad alta-velocità

• Carburo: elevata durezza e forte resistenza al calore. La velocità di taglio può facilmente raggiungere 100~300 m/min, adatta per la fresatura CNC ad alta-velocità.

In queste condizioni, l'utensile non si ammorbidisce facilmente e può mantenere un tagliente affilato, ottenendo così una bassa rugosità superficiale (Ra inferiore o uguale a 0,4 μm).

• HSS: a causa dell'insufficiente resistenza al calore (le prestazioni diminuiscono in modo significativo a 500-600 gradi), durante il taglio ad alta velocità si verifica facilmente un rammollimento termico, con conseguente smussamento o arricciamento della lama e aumento della ruvidità della superficie.

Taglio intermittente

• HSS: l'elevata tenacità gli consente di sopportare il carico d'impatto causato dall'interruzione del taglio e non è facile da scheggiare. Pertanto, è adatto per la fresatura di getti contenenti inclusioni, il taglio di superfici ruvide o condizioni di taglio intermittente.
• Carburo: potrebbero verificarsi micro-cricche o scheggiature sotto carichi di impatto, a meno che non venga utilizzato un grado di tenacità speciale (come il carburo di tipo K-) per migliorare le prestazioni.

Sgrossatura e finitura

• Lavorazione di sgrossatura: richiede una profondità di taglio e una velocità di avanzamento maggiori, con vibrazioni più forti. L'HSS è più resistente agli urti-e ha un costo contenuto. L'utensile può essere rapidamente sostituito o riaffilato dopo l'usura.
• Finitura: sono richieste alta precisione e finitura liscia. Gli utensili in metallo duro sono affilati, possono mantenere dimensioni stabili e hanno un'elevata resistenza all'usura, il che li rende più adatti a tali operazioni.

Frese in metallo duro e HSS

Considerazioni sulla selezione

• Condizioni delle macchine utensili: le macchine utensili a bassa-rigidità sono più adatte per l'HSS; Il CNC ad alta-rigidità può sfruttare appieno i vantaggi del metallo duro.
• Materiale del pezzo: metallo duro è consigliato per durezza > 40 HRC; L'HSS può essere utilizzato per acciaio a bassa durezza o metalli non-ferrosi.
• Lotto e costi: scegli il metallo duro per lotti di grandi dimensioni ed efficienza e scegli l'acciaio superrapido per pezzi singoli o piccoli lotti.
• Rivestimento dell'utensile: i rivestimenti TiN, TiAlN e AlTiN possono migliorare la resistenza al calore e la durata dell'utensile, in particolare per il metallo duro.

Fine dell'articolo

Metallo duro vs HSS: scegliere tra durezza e tenacità non è solo una questione di scelta tra durezza e tenacità; richiede una valutazione completa basata sulle prestazioni della macchina utensile, sui materiali di lavorazione, sui parametri di taglio e sulla scala di produzione. Le frese in HSS eccellono per stabilità ed efficienza in termini di costi-, mentre le frese in metallo duro sono uno strumento potente per lavorazioni ad alta-efficienza e alta-precisione. Sebbene le frese in metallo duro siano più costose per unità, offrono costi complessivi inferiori nella lavorazione ad alto-volume e ad alta-velocità.

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