Gli inserti in ceramica sono strumenti eccellenti per ottenere finiture superficiali a specchio nelle operazioni di tornitura. Iniziamo definendo cosa siano i materiali cermet (compositi ceramica‑metallo).

Letteralmente, il termine indica una combinazione di materiali metallici e ceramici. L’ASTM lo definisce come un materiale composito eterogeneo costituito da un metallo o da una lega e da una o più fasi ceramiche, con la fase ceramica che rappresenta circa il 15%–85% del volume totale.

Essi vengono prodotti miscelando polveri di carburi metallici (come WC, TiC, ecc.) con leganti (come Co, Ni, ecc.), seguiti da formatura sotto pressione e sinterizzazione.

I. Caratteristiche dei cermet

1. Elevata durezza: I cermets a base di carbonitruro di titanio (TiCN) presentano una durezza superiore rispetto ai carburi cementati a base di carburo di tungsteno (WC). Di conseguenza, sono generalmente adatti alla lavorazione di materiali quali ghisa, ghisa malleabile, ghisa duttile, acciaio al carbonio, acciaio legato e leghe di titanio.

2. Eccellente resistenza all’usura e all’usura da cratere: mostrano tassi di usura molto bassi durante le operazioni di taglio ad alta velocità dell’acciaio.

3. Elevata resistenza al calore: gli utensili da taglio realizzati con questi materiali possono funzionare a temperature comprese tra 1100 °C e 1300 °C. Sono in grado di supportare velocità di taglio paragonabili o superiori a quelle dei carburi a base di WC, raggiungendo i 200–400 m/min.

4. Alta resistenza all’ossidazione: il TiO2 formato dall’ossidazione del TiC agisce come lubrificante; pertanto, il livello di ossidazione dei cermets a base di Ti(C,N) è circa il 10% inferiore rispetto a quello dei carburi cementati a base di WC.

5. Buona stabilità chimica: durante il taglio, gli utensili in cermet a base di TiCN formano sottili film di Mo2O3, molibdato di nichel e TiO2 all’interfaccia utensile‑truciolo. Anche a temperature di 700–900 °C, l’adesione è minima e la formazione di bordo accumulato (BUE) è poco probabile. Ciò contribuisce a migliorare la qualità della superficie del pezzo, consentendo di ottenere una finitura a specchio.

Questa caratteristica li rende particolarmente adatti al taglio a secco, contribuendo a ridurre i costi di produzione.

2. Scelta degli inserti in cermet più adatti

Materiali cermet tipici

Nella definizione dei processi di lavorazione, è fondamentale scegliere correttamente tra inserti in carburo cementato e inserti in cermet.

A differenza del carburo cementato rivestito, il cermet non è adatto alle operazioni di sgrossatura. Quando si generano trucioli di grandi dimensioni, si verificano notevoli fluttuazioni nella forza di taglio e nella resistenza al taglio; questo impatto continuo può causare imprecisioni dimensionali e, infine, la rottura dell’utensile.

Inoltre, durante le lavorazioni con profondità di passata elevate, l’impatto delle grosse spirali di truciolo contro il fianco dell’utensile accentua l’usura per intaglio, danneggiando così l’utensile in cermet. Tale grave usura per intaglio è particolarmente probabile quando si lavorano materiali difficili da tagliare (come leghe resistenti al calore a base di nichel, ferro e cobalto).

Di conseguenza, gli utensili in cermet sono generalmente poco adatti alla lavorazione di materiali difficili da tagliare. Per questo motivo, gli utensili in carburo cementato rivestiti rappresentano una scelta migliore rispetto ai cermet, sia per le operazioni di sgrossatura sia per la lavorazione di materiali difficili da tagliare.

La figura sopra confronta la durata dell’utensile e il volume di asportazione del materiale tra carburo cementato, carburo cementato rivestito e cermet durante la tornitura dell’acciaio al carbonio. È evidente che la lavorazione ad alta velocità offre una maggiore convenienza economica grazie al maggior volume di materiale asportato. Analogamente agli utensili in carburo cementato rivestiti tramite CVD, anche i cermet costituiscono opzioni altamente economiche per la lavorazione ad alta velocità.

Esempi di qualità degli utensili

Esempi comuni includono TP1020 e TP1030 di Seco; CT5015 e GC1525 di Sandvik Coromant; KT5020 di Kennametal; e IC20N e IC520N di Iscar.

Ricordi a quali marchi appartengono le seguenti qualità—NX2525, NX3035, NS730, GT720, TN60, CT3000, CN1000, TT9080, TC430 e PV3010—e le hai mai utilizzate?