Gli utensili in diamante e in metallo duro sono le due categorie di utensili tra cui scegliere per le frese per la lavorazione del legno.Le domande più frequenti legate alla scelta dell’una o dell’altra tipologia di utensile riguardano essenzialmente le differenze tra i due materiali in termini di prezzi, caratteristiche e destinazione d’uso.
Se è vero che gli utensili in diamante policristallino (PCD) hanno un costo d’acquisto più alto rispetto alla versione in metallo duro, è altrettanto vero che, come vedremo tra poco, l’iniziale differenza di spesa viene riassorbita nel tempo ed è comunque giustificata dalle loro caratteristiche specifiche.
Di seguito andremo ad analizzare le peculiarità delle frese in PCD e delle frese in metallo duro e forniremo utili suggerimenti per valutare in quali occasioni e per quali lavorazioni è meglio scegliere il tagliente in diamante policristallino e quando invece è meglio optare per il metallo duro.
Prima, però, è necessario fare un’importante premessa: la scelta degli utensili può essere influenzata da numerose variabili, alcune legate alle specifiche lavorazioni, altre alle necessità del singolo utilizzatore. Ecco perché è sempre consigliato rivolgersi a fornitori esperti che possano fornire un valido sostegno nella scelta della tipologia più adatta.
In questo articolo approfondiremo:
- Cos’è il diamante policristallino (PCD)?
- Cos’è il metallo duro (HW)?
- Utensili in diamante vs metallo duro, costi e benefici
- Come riconoscere gli utensili più adatti?
- Perché scegliere gli utensili Wirutex hi-tech tools?
Cos’è il diamante policristallino (PCD)?
Il diamante policristallino è un materiale composito costituito da particelle di diamante sinterizzate con un legante metallico.
L’estrema durezza del diamante è data da una struttura cristallina cubica e molto compatta, costituita unicamente da piccoli atomi di carbonio disposti in forma tetraedrica che creano forti legami con tutti gli atomi adiacenti.
Dai primi del 1800, ossia dopo la scoperta che il diamante era composto da carbonio puro, e per oltre un secolo, furono messi in atto numerosi tentativi di riprodurre le condizioni estreme per creare i diamanti sintetici, ma fu solo intorno al 1940 che apparvero i primi diamanti industriali, ad opera della General Electric.
La GE sottopose la Grafite (l’altra forma cristallina del Carbonio a struttura esagonale) a temperature di 2-3000°C e a pressioni di 50-100.000 bar, utilizzando dei catalizzatori di Nichel, Ferro e Cobalto. Negli anni ’70, sempre la General Electric diede origine al CBN e successivamente al Diamante Policristallino (PCD) e al CBN Policristallino (PCBN).
Da allora la sua applicazione è cresciuta in modo esponenziale, fino a imporsi come uno dei materiali più versatili dell’industria della lavorazione del legno.
La naturale durezza del diamante policristallino lo ha reso un eccellente materiale da taglio, ideale per la realizzazione di utensili per fresatura, sezionatura e foratura.
Quando e perché scegliere utensili in PCD
Gli utensili in diamante policristallino si distinguono per la loro elevatissima durezza, che li rende estremamente resistenti all'usura. Grazie a questa caratteristica, offrono una maggiore durata di taglio rispetto ad altri materiali. Inoltre, presentano un basso attrito durante l'uso, il che favorisce ottime finiture nei lavori di taglio.
Data la loro eccezionale capacità di resistere ad elevati livelli di usura, gli utensili in PCD sono dei preziosi alleati nelle lavorazioni di tutti quei materiali compositi abrasivi che a volte risultano difficili da lavorare con il metallo duro.
Il loro utilizzo risulta ottimale sui materiali come truciolati e laminati, ma anche su:
- MDF/HDF;
- fenolico;
- fibra di vetro;
- fibra di carbonio;
- PVC;
- Corian;
- HPL.
Si sconsiglia, invece, l’uso degli utensili in diamante sui materiali ferrosi.
Se si è propensi ad acquistare un utensile in diamante policristallino, è importante confrontarsi con il produttore, discutere nel dettaglio l’utilizzo che se ne deve fare e quali sono le aspettative di lavorazione.
Non basta, infatti, acquistare un utensile in PCD per avere garanzia di un buon risultato. Bisogna anche saperlo utilizzare!
Il confronto con il produttore serve proprio a questo: mettere in relazione le caratteristiche specifiche della fresa, lama o punta in PCD con il materiale da lavorare e con il tipo di lavorazione da effettuare.
Sulla base di queste informazioni, il fornitore saprà consigliare:
- la dimensione della grana di PCD più adatta;
- la geometria ottimale dell’utensile.
Queste valutazioni sono importanti non solo per raggiungere il miglior risultato possibile, ma anche per ottimizzare il costo di acquisto dell’utensile in diamante.
Cos’è il metallo duro (HW)?
Appartenente alla categoria dei cermet, il metallo duro (conosciuto anche come Widia) è un materiale costituito da particelle dure, con maggiore frequenza di Carburo di Tungsteno, inglobate in una matrice metallica (spesso cobalto), che associa durezza e resistenza all’usura con la resistenza alla propagazione delle spaccature.
Furono i tedeschi Karl Schroeter e Heinrich Baumhauer nel 1923 a sinterizzare per la prima volta il Metallo Duro presso la Osram Lamp Company nel tentativo di produrre un materiale capace di tagliare in filamenti sottili il tungsteno da inserire nelle lampade. Friedrich Krupp acquisì il brevetto di questo processo e nel 1926 la sua compagnia iniziò a produrre il materiale che venne denominato Widia (dal tedesco “Wie Diamant”).
Nel 1928 l’americana General Electric acquisì i diritti per la produzione del materiale negli USA dove prese il nome di Carboloy.
Utensili in metallo duro, quando e perché utilizzarli
Gli utensili in metallo duro o in carburo tendono a usurarsi più lentamente rispetto a quelle in acciaio e sono in grado di resistere a temperature più elevate.
Gli utensili in metallo duro si caratterizzano per elevata resistenza all’usura ed elevata tenacia, e sono consigliati per le lavorazioni di materiali che richiedono uno scarico maggiore di truciolo, come i legni duri.
Inoltre, vengono efficacemente utilizzati nelle lavorazioni in cui, durante la stessa giornata, l’utensile si trova a processare diverse tipologie di materiale, e in quelle in cui non sia richiesta un’alta qualità di finitura: il tagliente degli utensili in metallo duro, infatti, si deteriora sin dalle prime fasi di taglio.
Utensili in diamante vs metallo duro, costi e benefici
Oltre alle considerazioni di ordine tecnico, spesso la scelta fra utensili in diamante policristallino e metallo duro viene influenzata dai costi.
Come accennato, gli utensili in metallo duro hanno un costo d’acquisto inferiore rispetto a quelli in diamante policristallino. Ma siamo sicuri che ciò rappresenti un reale risparmio sui costi totali di produzione?
Per rispondere a questa domanda, non possiamo non mettere in relazione ancora una volta il fattore “costo d’acquisto” con i benefici effettivi e i vantaggi che possiamo ottenere optando per l’una o l’altra soluzione.
Mentre le frese e le punte in metallo duro sono più vantaggiose considerando la somma iniziale da investire, gli utensili in diamante policristallino per alcune aziende potrebbero rivelarsi più vantaggiosi nel lungo periodo.
Sebbene a prima vista gli utensili in PCD siano più costosi, quando calcoliamo il costo per metro lineare lavorato, con la corretta applicazione, l’utensile in diamante si rivelerà una scelta oculata e un investimento che si ripaga piuttosto rapidamente.
Lame, frese, utensili in diamante, infatti, non solo offrono prestazioni elevate nelle applicazioni di taglio, ma sono anche in grado di ridurre in modo significativo i costi complessivi di un’azienda alla voce “utensili”. Costi che possono essere ulteriormente ridotti grazie a un utilizzo corretto e a un’idonea manutenzione.
Dopo un attento calcolo emerge che il costo di un utensile in diamante policristallino è solo un quinto di quanto costerebbe l’equivalente di un utensile in metallo duro, in quanto già dal primo ciclo di vita gli utensili in PCD possono ridurre i costi del 30-50% rispetto agli utensili in metallo duro o con inserti.
Non tutte le aziende però hanno bisogno di utilizzare utensili in diamante. È importante infatti non cadere nell’errore inverso: se l’azienda porta avanti con più frequenza lavorazioni su diverse tipologie di materiali, le frese in PCD non sempre sono consigliabili.
Quindi, l’analisi costi-benefici deve sempre essere contestualizzata al tipo di attività svolta e alle lavorazioni eseguite con più frequenza.
Come riconoscere gli utensili più adatti?
Come già osservato, è fondamentale conoscere nel dettaglio le caratteristiche degli utensili presenti sul mercato. La conoscenza approfondita del prodotto permette infatti di valutarlo correttamente e di minimizzare i rischi di errore.
In questo senso, è di vitale importanza affidarsi ai professionisti del settore, gli unici in grado di guidare il cliente verso la soluzione più adatta, dopo aver messo in relazione le diverse variabili: materiale da lavorare, tipo di lavorazione, necessità e aspettative dell’utilizzatore.
Le frese in PCD, ad esempio, non sono molto consigliate nei casi in cui l’esigenza principale sia quella di lavorare su tutti i materiali.
Prima di procedere all’acquisto dell’utensile bisognerebbe dunque domandarsi: quante volte potrò affilare questo utensile? quanto mi costerà affilarlo? quanto tempo mi ci vorrà per montare/smontare e resettare la macchina durante l’affilatura?
A queste domande possiamo rispondere analizzando per singole voci le principali differenze fra utensili diamante e metallo duro:
- Durata di taglio: Gli utensili in diamante hanno una durata di taglio media 50 volte superiore rispetto agli utensili in metallo duro (dati che possono variare in base a materiale lavorato, velocità ecc.);
- Qualità di taglio: Sia il diamante che il metallo duro offrono inizialmente un’ottima qualità di taglio; tuttavia, il metallo duro si deteriora sin dalle prime fasi di taglio, mentre la qualità del diamante rimane invariata fino alla prima affilatura;
- Ri-Affilatura: Gli utensili in metallo duro devono essere riaffilati con maggiore frequenza rispetto al diamante.
Trova il costruttore di utensili ideale per il lavoro
Come abbiamo visto, per scegliere correttamente il materiale dell’utensile più adatto alle proprie esigenze, bisogna considerare una serie di elementi quali il tipo di materiale da lavorare, la composizione del lotto in lavorazione, la finitura della lavorazione richiesta e l’analisi dei costi.
Un errore di valutazione potrebbe rivelarsi deleterio per il processo produttivo sia sotto l’aspetto della qualità delle lavorazioni, sia sotto quello dei costi operativi.
Proprio per questo motivo è bene che il cliente si affidi a un costruttore di utensili che sia in grado di indirizzarlo verso i prodotti a lui più adatti.
Perché scegliere gli utensili Wirutex hi-tech tools?
