Cos’è il metallo duro

Cos'è il metallo duro

Il Metallo duro (anche conosciuto come Widia, Carburo cementato o Carburo di Tungsteno) è un materiale utilizzato nelle lavorazioni meccaniche che consiste di particelle dure di Carburo di Tungsteno inglobate in una matrice metallica (spesso Cobalto).

Il metallo duro è prodotto grazie al processo della sinterizzazione; in altri termini le polveri fini dei componenti sono mescolate, pressate e poi riscaldate. La pressione è mantenuta alta, in modo che i granuli delle polveri si uniscono a formare un pezzo unico. Questo significa che i metalli duri non sono metalli veri e propri ma carburi legati da un metallo.

Circa il 50% dei carburi cementati è prodotto con Carburo di tungsteno (70-95%) e Cobalto.

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Carburo di tungsteno

Si presenta come una polvere grigio scuro.

La sua formula molecolare è WC. È un materiale molto duro, che si colloca a circa 9 nella Scala di Mohs e a circa 2600 nella Scala Vickers.

Ha una densità di 15,63 g/cm3 nella tabella densità metalli. E richiede temperature di fusione o sinterizzazione troppo elevate per essere usato puro. Per usi pratici lo si unisce a metalli di transizione come il cobalto o il nichel.

Cobalto

È un ottimo legante per il metallo duro.

Per migliorare la resistenza alla rottura trasversale, la durezza e la densità del carburo cementato, si tende a usare una polvere di cobalto con particelle molto sottili.

Carburo di Tungsteno cementato (Metallo duro)

Presenta un alto grado di durezza; e un’alta resistenza alla pressione, alle deformazioni e alle alte temperature. Si tratta di caratteristiche fisiche molto utili nelle applicazioni per il taglio dei metalli.

Il carburo di tungsteno widia permette una lunga vita a strumenti che, se realizzati con altri materiali, si usurerebbero presto.

Per maggiori informazioni consulta la pagina sulle caratteristiche tecniche del metallo duro.

Produttori metallo duro

Tra i produttori di metallo duro c’è Nashira Hardmetals, azienda dalla lunga esperienza e impegnata nella ricerca e nello sviluppo.

Noi di Nashira offriamo molte diverse qualità di metallo duro, per soddisfare i requisiti di ogni progetto e applicazione.

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La produzione di metallo duro in Nashira

Dal 1999 in Nashira realizziamo componentistica e semilavorati in metallo duro.

Le materie prime

Per prima cosa acquistiamo le materie prime: le polveri di carburo, tungsteno e cobalto. Le loro particelle possono avere caratteristiche e un grado di purezza diversi, a seconda del processo con cui sono ottenute. L’unione di carburo di tungsteno e cobalto permette di realizzare una lega di elevata durezza e resistente all’usura.

Poi si passa alla produzione vera e propria.

Miscelazione delle polveri

La produzione parte dalla miscelazione delle polveri. Questa avviene in tamburi cilindrici o a doppio cono; oppure in miscelatori a vite o a pale.

A seconda dell’utilizzo a cui il metallo duro è destinato, serve un particolare composto. Ad esempio, usando il 10% di cobalto otteniamo una durezza di circa 90 HRA, adatta a realizzare semilavorati per aziende che producono utensili finiti per lavorare il legno. Invece una mescola all’8% di cobalto è adatta per strumenti dedicati al settore dei metalli.

Compattazione, pressatura e sagomatura

Quando la mescola è pronta, procediamo alla compattazione. In questa fase viene applicato un elevato valore di pressione alla polvere, per ridurre gli spazi tra le particelle e ottenere la forma desiderata.

Il metodo più comune di compattazione è la pressatura. In questo caso due punzoni a moto contrapposto comprimono la polvere contenuta in uno stampo. È possibile produrre blocchi di semilavorati nelle forme richieste dal cliente; o si può pressare la polvere in stampi a geometria definita.

Seguono la sagomatura e il taglio. I blocchi sono lavorati dalle macchine utensili per ottenere la forma finale. Le dimensioni sono maggiorate di circa il 20%, per compensare l’effetto del ritiro della materia che si verificherà durante la sinterizzazione.

Il manufatto ottenuto è chiamato compattato verde; ciò significa che il processo non è ancora concluso. Infatti ogni particella ha la propria superficie. E il materiale è ancora carente di resistenza e durezza.

Processo di sinterizzazione

Al termine i prodotti vengono sottoposti al processo di sinterizzazione. Si tratta di un trattamento termico che salda le particelle in un composto indivisibile: il metallo sinterizzato. Grazie all’apporto del calore, si eliminano le porosità e si creano giunzioni e ponti tra le particelle; quindi la superficie totale del materiale si riduce.

Di solito nella sinterizzazione la temperatura è pari a 1400-1500°C. Comunque deve essere inferiore al punto di fusione. Inoltre viene definita in funzione della percentuale di cobalto utilizzata.

Come risultato della sinterizzazione si ottiene il materiale ceramico-metallico denominato carburo cementato, metallo duro o widia.

Sinterizzazione metalli: le tecnologie alternative

Esistono altre tecnologie per ottenere il metallo duro, detto anche carburo cementato, widia metallo sinterizzato o carboloy.

Compattazione isostatica

La compattazione isostatica è tra le tecniche usate in Nashira.

In questo caso la pressione è esercitata in modo uniforme mediante un liquido. L’operazione può avvenire:

  • A caldo (hot isostatic pressing)
  • A freddo (cold isostatic pressing)

Usando questa tecnologia, la struttura interna del metallo duro sarà omogenea. Viceversa con le tecniche convenzionali di compattazione, la pressione è applicata in modo uniassiale; e la struttura del prodotto finale è disomogenea.

Estrusione

Applicata al metallo duro, è una tecnica di lavorazione recente. È già utilizzata in Nashira.

Consiste nel comprimere un impasto con polveri di carburo di tungsteno e cobalto con un pistone, attraverso una sagoma detta “matrice” o “filiera”. La sezione della matrice può anche essere cava; ad esempio si usa per realizzare tubi o cilindri. L’impasto è spinto verso la testa di estrusione, producendo la forma desiderata. All’uscita dalla matrice, il materiale viene raffreddato.

Il vantaggio è la possibilità di creare profili a sezione costante di lunghezza indefinita; e il solo limite è dato dalla misura dei forni di sinterizzazione.

Per gestire questo metodo di produzione occorre un notevole know how. In compenso è una tecnica versatile. E permette la realizzazione di forme e dimensioni che non sarebbero possibili con altre tecnologie.

Metal Injection Molding (MIM)

Integrerà a breve le linee produttive tradizionali in Nashira. È un processo simile a quello usato per modellare i materiali plastici. Il metallo finemente polverizzato viene miscelato con materiale legante, creando un impasto; questo viene poi modellato e solidificato tramite lo stampaggio a iniezione.

Il processo consente di sagomare in un’unica fase parti complesse e di grande volume. Dopo lo stampaggio, il pezzo viene sottoposto a operazioni di condizionamento per rimuovere il legante e densificare le polveri.

I prodotti finiti sono piccoli componenti usati in molte industrie e applicazioni.

Metallo duro e consumo in Italia

Mentre il consumo mondiale di carburo cementato presenta una crescita contenuta, in Italia la situazione è diversa. Qui si registra un trend in netta crescita per l’utilizzo di componenti sinterizzati.

Oggi il metallo duro è indispensabile in vari settori e processi produttivi. Ad esempio è usato nell’industria metallurgica, meccanica, mineraria, aeronautica e aerospaziale. E trova impiego nel settore medico, agricolo, tessile e alimentare.

Spesso è la scelta migliore per realizzare valvole, rulli, cilindretti, piastre, perni, lame, ugelli, ingranaggi, ecc. In sintesi, ogni tipo di congegno, componente o utensile. Infatti:

  • È resistente all’usura
  • Possiede un’elevata tenacia
  • Garantisce lunga durata e processi più sicuri

Cerchi produttori di metallo duro?

Nashira Hardmetals è l’azienda che fa per te.

Disponiamo della soluzione giusta per ogni impiego tecnico.

Mentre le grosse catene competono sui prezzi e sono orientate alla produzione in serie, noi di Nashira Hard Metals ci differenziamo puntando su qualità e innovazione. Abbiamo un settore dedicato a ricerca e sviluppo. E siamo in grado di realizzare prodotti speciali in base alle richieste del cliente.

Tra i vantaggi che offriamo:

  • Soluzioni mirate
  • Competenza tecnica
  • Qualità costante
  • Sicurezza
  • Assistenza