TAKE CARE
HAVE A COATING
RIVESTIMENTO STAMPI
PER LAVORAZIONI A FREDDO
IL RIVESTIMENTO PVD
BREVI CENNI SULLA TECNOLOGIA DI DEPOSIZIONE PVD
I trattamenti superficiali possono dividersi in due grandi categorie:
• trattamenti di apporto superficiale,
• trattamenti di modifica superficiale.
I “trattamenti di apporto superficiale” vengono anche denominati “rivestimenti” e fra i più noti troviamo i riporti
galvanici, CVD e PVD.
Tra i “trattamenti di modifica superficiale”, solo per citare
i più conosciuti, troviamo invece la nitrurazione, la cementazione e l’ossidazione.
Allo scopo di migliorare le caratteristiche di utensili da taglio
fra le varie tecnologie menzionate spicca sicuramente il PVD
che, grazie ai suoi peculiari requisiti, consente la deposizione di composti con proprietà intrinseche differenti.
PVD è l’acronimo di Physical Vapor Deposition, (deposizione fisica da fase vapore).
I meccanismi di deposizione si possono schematizzare in
tre passi:
• generazione
• trasporto
• deposizione
Nel caso del PVD, la generazione avviene per via fisica
evaporando i metalli che vanno a comporre lo strato di
rivestimento.
Il trasporto dalle sorgenti ai particolari da trattare avviene
attraverso un plasma (gas ionizzato a bassa pressione).
La deposizione è invece agevolata dalla presenza di un
campo elettrico.
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RIVESTIMENTI HDP
La tecnologia di deposizione PVD ad arco catodico è da
tempo ritenuta matura e capace di offrire risultati stabili
e costanti.
Le tecniche PVD sono svariate, ma possono brevemente suddividersi in tecniche a sorgenti solida (deposizioni catodiche,
come ad esempio l’arco o lo sputtering) e tecniche a sorgenti
fuse (come ad esempio l’evaporazione per effetto joule o per
cannone elettronico).
Gli studi che si concentrano da anni al fine di portare ulteriori migliorie a tale tecnica hanno fornito al mercato rivestimenti sempre più efficaci fino ad esprimere prestazioni
che hanno rivoluzionato le metodologie delle lavorazioni
meccaniche.
La crescente ricerca di nuovi composti da depositare, ha
sempre più indirizzato lo sviluppo verso le sorgenti catodiche,
al fine di poter depositare leghe di elementi differenti (ad
esempio nitruri di Titanio e Alluminio, nitruri di Titanio e
Silicio, ecc).
Tale sviluppo ha consentito di migliorare le caratteristiche
di questa tecnologia, diminuendone nel contempo i punti
deboli.
Il frutto più recente di tali sforzi è denominato con l’acronimo di HDP (High Density Plasma) che grazie a sorgenti
catodiche di nuova generazione, permette di ottenere una
densità di plasma molto più elevata rispetto ad un sistema
ad arco tradizionale.
Oggi ad esempio, con l’arco catodico è possibile raggiungere
elevati livelli di ionizzazione del plasma grazie all’utilizzo di
sorgenti di nuova generazione che oltre a migliorare la qualità intrinseca degli strati depositati, consente parallelamente
di ridurre ai minimi termini il fenomeno di “droplets” che
è da sempre considerato l’unico piccolo demerito di questa
tecnologia.
Per effetto “droplets” si intende la presenza nello strato depositato di minuscole goccioline di materiale che dopo essere stato evaporato, si è aggregato non in forma atomica.
La moderna tecnologia di cui dispone oggi STS, consente
quindi di ottenere strati di rivestimenti quasi “droplet-free”.
La possibilità di combinare gli effetti del sistema HDP
ad una polarizzazione pulsata piuttosto che statica, favorisce la realizzazione di strati di struttura complessa
che massimizzano le caratteristiche richieste da ogni
specifica lavorazione fornendo risultati eclatanti.
Grazie alla tecnologia HDP si realizzano strati altamente
compatti capaci di raggiungere maggiori livelli di durezza
pur riuscendo a conservare un formidabile grado di tenacità.
Queste condizioni consentono da una parte di depositare
con estrema precisione strati molto sottili e quasi totalmente privi di droplets (macro-particelle ritenute congenite alla tecnologia ad arco), dall’altra di incrementare lo
spessore del rivestimento senza incorrere nel fenomeno di
auto scollamento dovuto ai forti stress interni.
Uno degli obbiettivi primari della ricerca in questo campo è
da sempre difatti quello che mira ad ottenere la deposizione di strati ad alto spessore che prima non erano ritenuti
interessanti a causa della loro elevata fragilità ma che grazie alla tecnologia HDP rappresentano oggi una certezza ed
una grande opportunità.
Sezione di rivestimento HDP monostrato.
La conformità del sistema di Gestione
per la Qualità di STS è
riconosciuta ed attestata dalla
certificazione UNI EN ISO 9001: 2008.
Sistema PVD arco tradizionale
Nuova tecnologia HDP
Sezione di rivestimento HDP composto da 2 differenti strati.
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RIVESTIMENTO STAMPI
PER LAVORAZIONI A FREDDO
HDP RED
HDP EPHT
2
per
RIVESTIMENTO
TRANCIATURA DI LAMIERE AD ALTO SPESSORE
RIVESTIMENTO
per
TRANCIATURA – TRANCIATURA FINE
A seguito degli stati tensionali e delle forze in gioco nella
lavorazione di tranciatura, punzoni e matrici sono soggetti
ad usure che si ripercuotono negativamente sulla qualità dei
pezzi finiti e sulla produttivitá.
Lo sforzo di tranciatura, che deve vincere la resistenza del
materiale, fa ricadere i suoi effetti sugli spigoli i quali, dopo
un certo quantitativo di pezzi prodotti, perdono la loro taglienza iniziale. Ne consegue che gli oggetti stessi presentano un contorno poco definito e ricco di bave.
L’usura del filo tagliente ha un andamento progressivo, quasi lineare e ciò consente una manutenzione programmata
per la sostituzione e rigenerazione degli utensili.
La soluzione si chiama HDP RED, rivestimento PVD depositato con tecnologia HDP (High Density Plasma).
Grazie all’elevata densità di plasma la tecnologia HDP favorisce la deposizione di uno strato di notevole spessore, ben
adeso al substrato, molto compatto e quasi esente da difetti
(droplets). I valori di durezza ottenibili sono molto elevati (>
3000 HV) ed i coefficienti di attrito molto contenuti (<0,25
contro 100Cr6) con conseguente eccellente resistenza nei
confronti di usura abrasiva ed adesiva.
HDP RED depositato su punzoni e matrici ne preserva gli
spigoli taglienti assicurando non solo una tranciatura priva
di difetti ma anche una maggior durata della vita utensile
con conseguente aumento della produttività.
Il mantenimento dell’integritá del tagliente consente inoltre
minori sollecitazioni rispetto ad utensili con taglienti usurati
per i quali la pressione richiesta sul punzone può aumentare
anche del 50%.
In tranciatura questo fenomeno viene identificato come
“saldatura a freddo” dove parti di materiale tranciato rimangono “incollate” sul punzone alterandone il profilo di taglio.
Medesimo problema esiste con la tranciatura di materiali
alto resistenziali (HSLA, DP, TRIP...) durante la quale si genera un effetto di strizione sulle parti stampate.
Questi fenomeni possono essere causa di usure precoci del
punzone o di danni alla matrice.
Per ovviare a queste criticità STS, dopo attenta valutazione delle condizioni di lavoro, è in grado di proporre diverse
soluzioni in abbinata con HDP RED quali l’impiego di un rivestimento autolubrificante (a base Carbonio o Molibdeno),
oppure la lucidatura della zona di scorrimento nonché la
loro combinazione.
L’inerzia chimica e le caratteristiche del reticolo dello strato
autolubrificante abbinate alla riduzione della rugositá superficiale (Ra < 0,1 micron) sono la giusta formula per il
contenimento dell’usura per adesione.
La tecnologia HDP consente di incrementare lo spessore
del rivestimento e raggiungere il giusto connubio fra i valori
di durezza e tenacità, senza incorrere nel fenomeno di auto
scollamento dovuto ai forti stress interni.
Questo importante vantaggio ha consentito lo sviluppo di
EPHT2 (Easy Press HT2) un rivestimento dotato di spessore
elevatissimo rispetto agli standard del PVD e che ha rivelato
caratteristiche straordinarie nelle applicazioni più gravose
dello stampaggio a freddo degli acciai.
EPHT2 è stato ideato per la tranciatura di particolari ad alto
spessore, dove la velocità di stampata, i carichi specifici e
le tipologie di acciaio mettono a dura prova le attrezzature
(matrici e punzoni) provocandone un rapido degrado.
Con i suoi 12 micron di spessore EPHT2 permette di incrementare notevolmente la vita delle parti trancianti arginando
fenomeni di grippaggio e metallizzazione.
HDP RED
Questo comporta però il fermo della linea produttiva ed il
conseguente calo di produttività.
STS nel corso degli anni ha sviluppato una soluzione specifica per contenere efficacemente i fenomeni di usura sugli
utensili impiegati in tranciatura tradizionale ed in tranciatura
fine.
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RIVESTIMENTO
per
TRANCIATURA DI LAMIERE DI ACCIAI INOSSIDABILI ED
ALTO RESISTENZIALI
Tranciare lamiere di acciai inossidabili austenitici spesso significa dover fronteggiare problematiche analoghe a quella
del “tagliente di riporto” tipico della lavorazione ad asportazione di truciolo.
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RIVESTIMENTO STAMPI
PER LAVORAZIONI A FREDDO
HDP RED RM
RIVESTIMENTO
per IMBUTITURA
Per trasformare una lastra laminata in un oggetto di forma tridimensionale attraverso la lavorazione d’imbutitura è necessario
applicare una forza assiale che, entro i limiti di formatura del materiale, sollecita le fibre della lamiera.
Il punzone e la matrice devono quindi vincere l’effetto risultante di
forze laterali che generano un notevole attrito tra le pareti.
Analogo problema è riscontrabile durante la lavorazione di materiali alto resistenziali (HSLA, DP, TRIP...), dove la situazione é aggravata dall’effetto di strizione e ritiro delle parti stampate.
L’attrito a sua volta produce usura sulle superfici degli utensili determinandone il fine vita e conseguentemente il fermo della produzione per la manutenzione, con inevitabile perdita di produttività.
Per proteggere punzoni e matrici dal fenomeno di usura STS ha
sviluppato il HDP RED RM, rivestimento PVD depositato con tecnologia HDP (High Density Plasma).
Per ovviare a queste criticità STS, dopo attenta valutazione delle
condizioni di lavoro, è in grado di proporre diverse soluzioni in
abbinata con HDP RED RM quali l’impiego di un rivestimento autolubrificante (a base Carbonio o Molibdeno), oppure la lucidatura
della zona di scorrimento nonché la loro combinazione.
Questi fenomeni possono essere causa di usure precoci del punzone o di danni alla matrice.
L’inerzia chimica e le caratteristiche del reticolo dello strato autolubrificante abbinate alla riduzione della rugositá superficiale
(Ra < 0,1 micron) sono la giusta formula per il contenimento
dell’usura per adesione.
Grazie all’elevata densità di plasma la tecnologia HDP favorisce la
deposizione di uno strato di notevole spessore, ben adeso al substrato, molto compatto e quasi esente da difetti (droplets). I valori
di durezza ottenibili sono molto elevati (> 3000 HV) ed i coefficienti
di attrito molto contenuti (<0,25 contro 100Cr6) con conseguente
eccellente resistenza nei confronti di usura abrasiva ed adesiva.
Ne deriva un notevole aumento della vita utensile con la possibilità
inoltre di svariati re-coating.
Come sugli spigoli di punzoni e di matrici per tranciatura, anche su
quelli per imbutitura si verificano spesso depositi indesiderati di
materiale plasticizzato, detti “saldature fredde”.
Questo fenomeno compromette la durata dello stampo ed influenza negativamente la finitura superficiale dei pezzi imbutiti.
Per questo motivo STS, a seconda del ciclo di lavorazione e dei materiali coinvolti, abbina al rivestimento HDP RED RM diverse soluzioni:
impiego di un rivestimento autolubrificante aggiuntivo, lucidatura delle superfici di scorrimento oppure entrambe le soluzioni in abbinata.
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Grazie alla grande esperienza maturata durante questi anni STS
può vantare la capacità di eseguire il servizio di lucidatura all’interno dei propri reparti produttivi con personale dotato di conoscenze
approfondite.
NITRURAZIONE IONICA
Dati gli elevati sforzi compressivi in gioco STS propone l’interposizione di uno strato nitrurato a 700-900HV finalizzato al sostentamento del coating HDP RED RM in fase di deformazione.
Questo strato é in grado di fornire una crescita graduale di durezza
che permette di distribuire correttamente gli sforzi che si generano
lungo le superfici sottoposte alla lavorazione
LA LUCIDATURA
Il processo di lucidatura eseguito sui trancianti e sugli stampi di
piega é una pratica manuale che prevede l’utlizzo sequenziale di
sistemi abrasivi (pietre, tele, paste) atta a ridurre la rugositá superficiale generata dalla lavorazione meccanica (utensile per asportazione, rettifica o elettroerosione) sino ad ottenere valori ottimali
di Ra per impedire il processo di saldatura a freddo e garantire
l’adesione del rivestimento.
PIEGATURA DI LAMIERE DI ACCIAI INOSSIDABILI ED
ALTO RESISTENZIALI
Per lavorazioni particolarmente gravose é consigliabile preparare
la superficie con rugositá tipiche di una lappatura a specchio (Ra
0,05 micron).
Le caratteristiche delle lamiere di acciai inossidabili austenitici,
contribuiscono a generare fenomeni di “saldatura a freddo” dove
parti di materiale rimangono “incollate” al substrato.
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