L’Inconel 718 è una superlega a base di nichel-cromo, progettata per resistere a temperature elevate (fino a 650 °C), corrosione e sollecitazioni meccaniche intense. È il materiale di riferimento per componenti aeronautici (es. pale di turbine, alloggiamenti di motori), parti di centrali nucleari e componenti per l’industria petrolifera.
Per la lavorazione, le proprietà che definiscono la sua difficoltà sono:
La lavorazione dell’Inconel 718 è un sistema dinamico in cui tre fattori interagiscono per definire l’usura dell’utensile e la qualità del pezzo:
Le forze di taglio sono le sollecitazioni che l’utensile esercita per deformare il materiale. Per l’Inconel 718, queste sono 2-3 volte più alte di quelle necessarie per lavorare l’acciaio AISI 1045 a parità di parametri di taglio. Le forze si dividono in tre componenti:
Le forze elevate richiedono macchine con rigidità strutturale sufficiente e mandrini in grado di erogare coppia elevata: ad esempio, il centro di lavorazione verticale GA-MV856 (con mandrino meccanico diretto BT40 e coppia massima di 95,5 Nm) è più adatto di modelli con mandrini elettrici ad alta velocità e bassa coppia (come il GA-DV750, con coppia massima di 12,15 Nm) per operazioni di sgrossatura.
Il calore generato durante il taglio raggiunge i 1000-1200 °C sulla punta dell’utensile. Grazie alla bassa conducibilità termica dell’Inconel, oltre il 70% di questo calore si concentra sull’utensile, invece di essere dissipato nel pezzo o nel truciolo.
Il truciolo dell’Inconel 718 è tipicamente corto e frammentato, ma con spigoli molto affilati. Questi spigoli possono incidere la superficie dell’utensile o del pezzo, aumentando l’usura abrasiva.
L’usura dell’utensile per l’Inconel 718 si manifesta in quattro modi principali:
I parametri di taglio per l’Inconel 718 sono un compromesso tra produttività, vita utensile e qualità del pezzo. Ecco le gamme consigliate e le motivazioni:
La velocità di taglio è la velocità lineare della punta dell’utensile rispetto al pezzo, espressa in metri al minuto (m/min). Per l’Inconel 718:
La velocità massima dipende anche dalla macchina: ad esempio, il centro di lavorazione a cinque assi GA-UHD500 (con mandrino elettrico HSK-A63 e coppia massima di 130 Nm) può gestire velocità di taglio più alte di modelli con bassa coppia, perché può mantenere la potenza necessaria anche a velocità elevate.
L’avanzamento per giro è la distanza che l’utensile percorre lungo la direzione di avanzamento per ogni giro del mandrino, espressa in millimetri per giro (mm/giro). Per l’Inconel 718:
La profondità di taglio è la distanza che l’utensile penetra nel pezzo, espressa in millimetri (mm). Per l’Inconel 718:
La geometria dell’utensile è fondamentale per ridurre le forze di taglio e il calore:
Il materiale dell’utensile deve resistere a temperature elevate, abrasione e adesione. I materiali consigliati per l’Inconel 718 sono:
Ecco i guasti più comuni durante la lavorazione dell’Inconel 718 e come risolverli:
Riconoscimento: L’utensile si rompe durante il taglio, spesso con un rumore forte. Cause: Forze di taglio troppo alte, rigidità insufficiente della macchina o del sistema di fissaggio, velocità di taglio troppo bassa (che aumenta l’indurimento per lavorazione). Soluzione: Ridurre la profondità di taglio o l’avanzamento; verificare che la macchina abbia una rigidità sufficiente (es. usare il GA-MV856 invece del GA-DV750 per la sgrossatura); aumentare leggermente la velocità di taglio.
Riconoscimento: L’utensile si consuma troppo velocemente, con un aumento della forza di taglio e della temperatura. Cause: Velocità di taglio troppo alta, materiale dell’utensile non adatto, raffreddamento insufficiente. Soluzione: Ridurre la velocità di taglio; usare un materiale dell’utensile con rivestimento AlTiN o CBN; aumentare la quantità di liquido di raffreddamento o usare raffreddamento ad alta pressione (fino a 70 bar).
Riconoscimento: Il materiale diventa più duro dopo il taglio, con un aumento della forza di taglio e dell’usura dell’utensile nei passaggi successivi. Cause: Velocità di taglio troppo bassa, avanzamento troppo basso, profondità di taglio troppo bassa. Soluzione: Aumentare la velocità di taglio, l’avanzamento o la profondità di taglio; usare un utensile con un angolo di spoglia positivo per ridurre la deformazione plastica del materiale.
Riconoscimento: La superficie del pezzo presenta segni di taglio, rugosità eccessiva o difetti. Cause: Usura dell’utensile, velocità di taglio troppo bassa, avanzamento troppo alto, rigidità insufficiente della macchina. Soluzione: Sostituire l’utensile prima che si consumi troppo; aumentare la velocità di taglio; ridurre l’avanzamento; usare una macchina con alta precisione (es. il GA-UHD500 con precisione di posizionamento di 0,006 mm).
L’Inconel 718 è un materiale ad alte prestazioni, ma non è adatto a tutte le applicazioni. Ecco i casi in cui è meglio scegliere un altro materiale:
| Operazione | Velocità di taglio (Vc, m/min) | Avanzamento per giro (f, mm/giro) | Profondità di taglio (ap, mm) | Materiale utensile | Problema comune | Soluzione |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Sgrossatura | 15-30 | 0,1-0,3 | 0,5-3 | Carburo TiAlN | Rottura utensile | Ridurre ap o f; usare macchina con alta coppia (es. GA-MV856) |
| Sgrossatura | 15-30 | 0,1-0,3 | 0,5-3 | Carburo TiAlN | Usura eccessiva | Ridurre Vc; usare raffreddamento ad alta pressione |
| Finitura | 20-40 | 0,05-0,15 | 0,1-0,5 | Carburo AlTiN o CBN | Finitura scarsa | Sostituire utensile; aumentare Vc; ridurre f |
| Finitura | 20-40 | 0,05-0,15 | 0,1-0,5 | Carburo AlTiN o CBN | Indurimento eccessivo | Aumentare Vc, f o ap |
Prima di iniziare la lavorazione dell’Inconel 718, verifica i seguenti punti:
Qual è la macchina Gree CNC più adatta per la sgrossatura dell’Inconel 718? Il centro di lavorazione verticale GA-MV856 è una scelta ideale per la sgrossatura, grazie al suo mandrino meccanico diretto BT40 con coppia massima di 95,5 Nm, che può gestire le forze di taglio elevate dell’Inconel 718. Per pezzi più grandi o con carichi più elevati, il GA-UV1050 (mandrino BT50, coppia massima di 302 Nm) è ancora più adatto.
È possibile lavorare l’Inconel 718 con un centro di foratura e maschiatura? Sì, ma solo per operazioni di finitura o per pezzi piccoli. I centri di foratura e maschiatura come il GA-VT540 hanno mandrini con coppia relativamente bassa (fino a 17,5 Nm), quindi non sono adatti per la sgrossatura. Per operazioni di finitura con velocità di taglio moderate, possono essere utilizzati con utensili adatti.
Quanto dura un utensile per la lavorazione dell’Inconel 718? La vita utensile dipende da molti fattori, tra cui i parametri di taglio, il materiale dell’utensile e il raffreddamento. In media, un utensile in carburo cementato con rivestimento TiAlN dura tra i 15 e i 60 minuti di taglio continuo per la sgrossatura, e tra i 30 e i 120 minuti per la finitura. Gli utensili in CBN possono durare anche più a lungo, ma sono molto più costosi.
È necessario usare il raffreddamento ad alta pressione per lavorare l’Inconel 718? Non è strettamente necessario, ma è altamente consigliato. Il raffreddamento ad alta pressione riduce il calore sulla punta dell’utensile, migliora l’evacuazione del truciolo e riduce l’usura per adesione. Senza raffreddamento ad alta pressione, la vita utensile può essere ridotta del 30-50%.
Qual è la differenza tra l’Inconel 718 e altre superleghe a base di nichel? L’Inconel 718 è una superlega induribile per precipitazione, che può essere trattata termicamente per aumentare la sua resistenza meccanica. Altre superleghe a base di nichel, come l’Inconel 625, sono superleghe solide, che non possono essere trattate termicamente. L’Inconel 718 è più difficile da lavorare dell’Inconel 625 a causa del suo indurimento per lavorazione più marcato, ma ha una resistenza meccanica più elevata.
