Che cosa è l’usura?

Con il termine usura si definisce un fenomeno di perdita (o rimozione progressiva) di materiale superficiale. L’usura è un fenomeno che ha ricadute sia dal punto di vista economico, sia da quello tecnologico dato che l’alterazione del l’interfaccia dei pezzi a contatto, influisce negativamente sul processo produttivo e sulla qualità del prodotto. Gli utensili da taglio sono soggetti a forze, temperature elevate e sfregamenti. Queste condizioni  inducono all’usura dell’utensile, con effetti importanti sulla qualità della superficie lavorata e sui costi della lavorazione. Data l’importanza, l’usura è da sempre oggetto di studi e ricerche che hanno evidenziato la molteplicità dei fattori di influenza: il materiale dell’utensile e del pezzo, la geometria dell’utensile, la presenza o meno di lubrorefrigerante e la sua tipologia, la scelta dei parametri tecnologici, in particolare velocità di avanzamento e profondità di passata. L’usura può essere ricondotta a due macrotipologie: usura abrasiva e usura adesiva.

Usura abrasiva
L’usura abrasiva è generata da una superficie dura e rugosa che striscia contro un’altra superficie: dunque, se il materiale in lavorazione è duro e/o contiene nella matrice particelle dure (es.: ossidi e carburi), si genera una aggressione nei confronti della superficie dell’utensile che viene abrasa.  La esistenza di incisioni sulla superficie dell’utensile, significa la presenza di usura abrasiva che asporta materiale sottoforma di microtrucioli/frammenti che vanno a solcare e graffiare la superficie più tenera. Questo fenomeno può avvenire secondo un meccanismo di usura a due corpi o a tre corpi. Nel caso “a due corpi“, le asperità di una delle superficie a contatto sono molto più dure del materiale antagonista che quindi viene “segnato”. Il meccanismo è “a tre corpi”  quando tra le superfici si frappongono particelle molto più dure di uno, o entrambi, i materiali.

 Usura adesiva
L’usura adesiva si presenta quando si formano delle microsaldature  locali tra utensile  e materiale in lavorazione. Più correttamente, queste microsaldature sono un’unione chimica tra materiale da trasformare  e utensile, ed  avvengono in corrispondenza della rottura del film superficiale di ossidi: a causa dell’affinità dei materiali metallici, si ha l’unione chimica. Il movimento relativo tra utensile e materiale porta alla rottura dei “ponti”, provocando la circolazione di piccoli frammenti che rigano la superficie dell’utensile, generando un’usura, che può essere anche importante.
L’usura adesiva può contribuire anche alla scheggiatura, termine che descrive “la rottura di una porzione superficiale dell’utensile in prossimità del tagliente” (Kalpakjian- Schmid). Di fatto, dalle microfratture partono microcricche che si approfondiscono e propagano, fino ad arrivare alla messa fuori uso dell’utensile.
L’usura da adesione è tipica dei materiali teneri e adesivi quali alluminio, rame, acciai inossidabili, austenitici e ferritici. L’acciaio per utensili può contrastare bene all’usura da adesione se ha elevata durezza, basso coefficiente di attrito utensile/materiale lavorato, elevata tenacità/duttilità.
Naturalmente esistono più meccanismi di usura, ma, per quanto riguarda il sistema utensile-pezzo in lavorazione, le principali cause di degrado dell’utensile sono per lo più legate all’usura abrasiva e all’usura adesiva o a un tipo di usura definito misto, caratteristico di quei materiali che non presentano spiccate tipicità verso l’abrasione o verso l’adesione, ma sono soggetti in maniera simile ad entrambi i meccanismi.

 

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