Con la loro migliorata tenacità, i cermet oggi comandano una maggiore rabbia di prestazioni.

I cermet micrograna offrono una migliore tenacità. La fotografia al microscopio di un tale grado di cermet (sopra) mostra cosa significa fisicamente “micrograna”.

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Troppe aziende si sono fatte un’opinione sugli inserti cermet troppo tempo fa, dice Scott Pettay, un ingegnere di applicazioni di utensili da taglio. I cermet oggi meritano un secondo sguardo.

Prendiamo la percezione che i cermet possono solo gestire tagli leggeri. Storicamente, questi inserti hanno lavorato a profondità non molto maggiori di 0,060 pollici, ma oggi, gli inserti cermet tagliano abitualmente l’acciaio a profondità che raggiungono 0,120 pollici.
C’è poi la percezione che i cermet siano fragili. Mentre i cermet del passato erano più uniformemente vulnerabili agli impatti e agli shock termici, gli inserti di cermet oggi sono più resistenti – alcuni di loro offrono una resistenza alla flessione pari a quella del carburo P15.

Il signor Pettay lavora per Kyocera Ceratip Cutting Tools (Mountain Home, North Carolina), una società che offre inserti fatti di vari materiali – carburo, ceramica, cermet, CBN e PCD. Dice che una cosa importante da capire sui cermet, rispetto a questi altri materiali, è la misura in cui il pacchetto di prestazioni dei cermet è cambiato. Lo sviluppo dei cermet a micrograna ha migliorato la tenacità del materiale dell’utensile. Sul continuum della tenacità rispetto alla resistenza all’usura, i cermet occupavano un punto più piccolo vicino alla ceramica. (Vedere l’illustrazione qui sotto.) Ora, i cermet si estendono più lontano su questo grafico, colmando il divario di prestazioni tra la ceramica e i carburi più duri.

Che cos’è un cermet?
La parola cermet è una contrazione di “ceramica” e “metallo”. Un cermet consiste in un materiale ceramico (come il carburo di titanio o il carbonitruro di titanio) cementato con un legante metallico. La ceramica fornisce la resistenza all’usura, e il metallo fornisce la durezza.

La combinazione è chimicamente più inerte del carburo di tungsteno, dice il signor Pettay. L’inerzia significa che l’accumulo di bordi e l’usura del cratere sono meno probabili. Il risultato non è solo una migliore durata dell’utensile, ma anche una migliore finitura lavorata. Uno dei vantaggi chiave del taglio con un bordo in cermet è la capacità di ottenere una finitura che può eliminare la necessità di lucidare o rettificare.

I cermet hanno anche una durezza a caldo superiore al carburo, il che significa che mantengono una maggiore resistenza all’usura alle alte temperature. Di conseguenza, le velocità di taglio possono spesso essere aumentate con questi utensili senza compromettere la vita dell’utensile.

Combinando la resistenza all’usura con la maggiore tenacità di oggi, il caso dei cermet è più forte. Il signor Pettay dice che alcune idee sbagliate sui cermet sono ancora meno accurate oggi, tra cui le seguenti:

• Non è vero: I cermet non possono gestire le interruzioni. I cermet a micrograna possono gestire le interruzioni. I cermet tradizionali sono stati usati nella fresatura per anni.
• Non è vero: I cermet devono funzionare ad alte velocità. I cermet tendono ad eccellere alle alte velocità, ma il materiale può anche funzionare bene a velocità inferiori a 500 sfm.
• Non è vero: I cermet sono limitati alla finitura dell’acciaio. Oltre alla finitura, si può fare affidamento sui cermet per eseguire tagli semi-ruvidi negli acciai al carbonio, negli acciai legati e negli acciai per utensili. I cermet possono anche lavorare altri materiali, compresa la ghisa grigia, il ferro nodulare o duttile, i metalli in polvere, le leghe non ferrose e anche i non metalli.

Qualsiasi materiale presenta dei problemi, tuttavia. La fonte di questi problemi si riferisce spesso al nichel.

Limitazioni dei cermet
Il nichel è un materiale legante comune per i cermet. Questo crea il potenziale per una reazione chimica se il pezzo ha anche un alto contenuto di nichel. (Le leghe ad alta temperatura e alcuni acciai inossidabili sono tra i materiali contenenti nichel che possono causare problemi quando si usano utensili in cermet non rivestiti.

I cermet rivestiti sono una questione diversa, tuttavia. Questi utensili possono effettivamente eccellere nella lavorazione degli acciai inossidabili. Per sicurezza, quando si lavorano materiali contenenti nichel, si raccomandano i cermet rivestiti.

Anche l’alluminio fuso è un metallo problematico. Il problema qui è meccanico piuttosto che chimico, e il colpevole è il silicio. I cermet generalmente si comportano bene nella lavorazione dell’alluminio, ma l’alto contenuto di silicio dell’alluminio fuso ha un effetto abrasivo che può compromettere la capacità dell’inserto di produrre una finitura liscia.

Altri limiti del taglio con inserti cermet riguardano la resistenza. I cermet oggi sono più duri di una volta, ma la loro durezza non è ancora pari a quella dei carburi più duri. I cermet non sono appropriati per la sgrossatura. Inoltre, poiché la resistenza alla flessione è bassa, i cermet richiedono avanzamenti inferiori. Il refrigerante dovrebbe essere usato solo in applicazioni di taglio continuo dove il refrigerante può rimanere sull’utensile in cermet, come la tornitura finale e la filettatura. Il refrigerante non dovrebbe essere usato per la fresatura con i cermet. Anche nelle applicazioni di taglio continuo, dice il signor Pettay, il refrigerante dovrebbe essere usato solo per tagli che non superano 0,010 ipr di avanzamento o 0,080 pollici di profondità di taglio.

Applicazioni
I cermet sono eccellenti nella finitura. Oltre a questo, quali altre applicazioni dovrebbero considerare i potenziali utenti? La combinazione di resistenza all’usura, velocità e maggiore tenacità può rendere i cermet eccezionali nelle applicazioni di scanalatura. (Nella scanalatura, dice, si raccomanda l’uso di refrigeranti.)

A questa lista, il signor Pettay aggiunge una quinta applicazione che potrebbe diventare più importante nel tempo: la lavorazione a secco. La limitata capacità dei cermet di resistere al refrigerante è uno svantaggio solo dove viene usato il refrigerante. Poiché i costi di smaltimento del refrigerante continuano ad aumentare, la lavorazione a secco può rappresentare una quota crescente dei processi di lavorazione dei metalli, fornendo potenzialmente un’ulteriore ragione per cui i cermet meritano una seconda occhiata.