I deterioramenti degli inserti e le relative conseguenze negative sulla produzione possono essere paragonati ad un atleta che consuma un paio di scarpe da corsa nuove. Come una scarpa resiste al peso esercitato dell'atleta che la indossa, così un inserto resiste alle enormi sollecitazioni a cui è costantemente sottoposto, che generano usura e deformazioni. Se non vengono prese contromisure per ridurre l'usura, un atleta avverte dolori e un produttore viene penalizzato a causa di processi poco accurati o scarsa produttività. I produttori possono tuttavia condurre analisi adeguate per ottenere la massima durata degli inserti in modo affidabile e prevedere le loro modalità d'uso, mantenendo costante la precisione di lavorazione dei componenti e riducendo il deterioramento delle attrezzature. Un esame preventivo dell'inserto è importante per determinare la causa all'origine del problema mediante ispezioni e rapporti accurati. Trascurando queste contromisure si genera confusione tra i vari possibili problemi. Per supportare il processo di analisi degli inserti, uno stereoscopio con ottiche e illuminazione di qualità e ingrandimento di almeno 20x può risultare estremamente utile per identificare questi otto tipi di possibili deterioramenti che possono contribuire ad un'usura prematura degli inserti.

Usura sul fianco
Un inserto si deteriora normalmente per usura con qualsiasi tipo di materiale. La normale usura sul fianco è il tipo di usura meno problematico, in quanto rappresenta il problema più prevedibile dell'utensile: si verifica infatti in modo uniforme e nel tempo, in quanto il materiale in lavorazione usura il tagliente, similmente alla perdita dell'affilatura di una lama di coltello.
La normale usura sul fianco ha inizio quando l'inserto viene inciso da inclusioni microscopiche o dal materiale trattato del pezzo in lavorazione. Questo tipo di usura è causato tra l'altro da abrasione a velocità di taglio ridotte e da reazioni chimiche a velocità di taglio elevate.
L'usura sul fianco si riconosce dalla presenza di un segno relativamente uniforme lungo il tagliente dell'inserto. A volte il metallo proveniente dal pezzo in lavorazione striscia sul tagliente, ingrandendo il segno sull'inserto.
Per rallentare la normale usura sul fianco è importante impiegare inserti di qualità dura ma allo stesso tempo esenti da scheggiature ed utilizzare il tagliente più adatto per ridurre le forze di taglio e l'attrito.
La rapida usura sul fianco, d'altro canto, non è auspicabile, in quanto riduce la durata e non consente il raggiungimento del tempo di taglio desiderato di 15 minuti. L'usura rapida spesso si verifica durante la lavorazione di materiali abrasivi quali ghise duttili, leghe di silicio-alluminio, leghe per temperature elevate, acciaio inossidabile indurito per precipitazione trattato termicamente, lega berillio-rame e leghe in carburo di tungsteno, come anche materiali non metallici quali fibre di vetro, resine epossidiche, plastiche rinforzate e ceramica.
La rapida usura sul fianco si manifesta esattamente come normale usura. Per correggere questo problema è fondamentale scegliere una qualità dell'inserto più resistente all'usura, più dura o rivestita ed assicurarsi che il refrigerante venga applicato correttamente. La riduzione del tempo di taglio non rappresenterebbe una soluzione efficace e risulterebbe oltretutto controproducente.

Usura a cratere
L'usura a cratere si verifica spesso durante la lavorazione ad alta velocità di leghe ferrose o a base di titanio ed è un problema termico/chimico, in cui l'inserto fondamentalmente si dissolve nei trucioli del pezzo in lavorazione.
L'usura a cratere è causata dalla combinazione di diffusione e usura abrasiva. In presenza di ferro o titanio, il calore nel truciolo del pezzo in lavorazione consente ai componenti del metallo duro di dissolversi e diffondersi nel truciolo, creando un "cratere" in cima all'inserto. Tale cratere potrebbe diventare grande abbastanza da causare la scheggiatura o la deformazione del fianco dell'inserto o anche la rapida usura sul fianco.

Tagliente di riporto
Il tagliente di riporto si crea quando frammenti del pezzo in lavorazione si saldano per pressione al tagliente, per effetto dell'affinità chimica, dell'alta pressione e di una temperatura sufficientemente alta nella zona di taglio. Poi il tagliente di riporto si rompe, portando con sé anche pezzi dell'inserto e causando quindi scheggiature e rapida usura sul fianco.
Questo tipo di problema si verifica generalmente con materiali duttili, basse velocità, leghe per alte temperature, acciaio inossidabile e materiali non ferrosi, nonché durante operazioni di filettatura e foratura. Il tagliente di riporto si riconosce da alterazioni erronee nella dimensione o nella finitura del pezzo e da materiale lucido visibile in cima o sul fianco del tagliente dell'inserto.
Il tagliente di riporto può essere controllato aumentando le velocità di taglio e gli avanzamenti, utilizzando inserti con rivestimento TiN (nitruro di titanio), applicando correttamente il refrigerante (ad esempio aumentandone la concentrazione) e scegliendo inserti con geometrie per sforzi di taglio ridotti e/o superfici più lisce.

Scheggiatura
La scheggiatura è causata dall'instabilità meccanica spesso creata da configurazioni non rigide, cuscinetti in cattive condizioni o mandrini usurati, zone indurite nei materiali in lavorazione o taglio interrotto. A volte si verifica in zone inaspettate, ad esempio durante la lavorazione di materiali da metallurgia delle polveri in cui la porosità dei componenti viene intenzionalmente mantenuta. Le inclusioni dure nella superficie del materiale ed i tagli interrotti causano sollecitazioni concentrate localmente e possono causare scheggiature.
Quando si verifica questo tipo di problema, le scheggiature lungo il tagliente dell'inserto sono notevolmente visibili. Per impedire la scheggiatura occorre garantire la corretta impostazione in macchina, ridurre al minimo la flessione, utilizzare inserti arrotondati, controllare il tagliente di riporto e impiegare inserti di qualità più tenace e/o geometrie più robuste.

Rottura da shock termico
Fluttuazioni rapide della temperatura combinate a shock meccanici possono causare problemi termo-meccanici. Lungo il tagliente dell'inserto si creano cricche da sollecitazione, che possono causare l'eventuale esposizione delle sezioni di metallo duro e causarne la scheggiatura.
I problemi termo-meccanici sono i più diffusi nella fresatura e, a volte, anche nelle operazioni di tornitura con taglio interrotto, di sfacciatura su lotti grandi e in operazioni con flusso di refrigerante intermittente. I danni causati da problemi termo-meccanici si riconoscono da cricche multiple perpendicolari al tagliente. È importante identificare questo tipo di problema prima che degeneri in scheggiatura.
È possibile prevenire i problemi termo-meccanici applicando correttamente il refrigerante, o meglio ancora eliminandolo completamente, impiegando una qualità maggiormente resistente alle sollecitazioni, utilizzando una geometria che genera meno calore oppure riducendo l'avanzamento.

Deformazione del tagliente
Il calore eccessivo combinato con il carico meccanico sono le cause principali della deformazione del tagliente; spesso si riscontra a velocità ed avanzamenti elevati oppure durante la lavorazione di acciaio temprato, superfici trattate e leghe per alte temperature.
Il calore eccessivo causa l'ammorbidimento del legante (cobalto) del metallo duro presente nell'inserto. Il carico meccanico si causa quando la pressione dell'inserto contro il pezzo in lavorazione deforma l'inserto o lo curva sulla punta, eventualmente rompendola o causando la rapida usura sul fianco.
Questo problema si riconosce dalla deformazione sul tagliente e dalle dimensioni finali del pezzo in lavorazione non corrispondenti alle specifiche richieste. È possibile controllare la deformazione del tagliente applicando correttamente il refrigerante, utilizzando una qualità maggiormente resistente all'usura con un minor contenuto di legante, riducendo velocità ed avanzamenti ed impiegando una geometria per sforzi di taglio ridotti.

Usura ad intaglio
L'usura ad intaglio si verifica quando la superficie abrasiva di un pezzo in lavorazione raschia o scheggia l'utensile lungo la profondità di taglio. Superfici colate, ossidate, autotemprate o irregolari possono causare intagli. Oltre all'abrasione, che rappresenta la causa principale, in quest'area possono verificarsi anche scheggiature. In un inserto, lungo la profondità della linea di taglio sono spesso presenti sollecitazioni di trazione che lo rendono quindi sensibile agli impatti.
Questo problema si riconosce quando lungo la profondità di taglio dell'inserto iniziano a evidenziarsi usura ad intaglio e scheggiature. Per prevenire l'usura ad intaglio è importante variare la profondità di taglio in caso di passate multiple, utilizzare un utensile con un angolo di imbocco maggiore, aumentare le velocità di taglio durante la lavorazione di leghe per alte temperature, ridurre gli avanzamenti, aumentare con cautela l'arrotondamento nell'area della profondità di taglio e prevenire la formazione del tagliente di riporto, specialmente su acciaio inossidabile e leghe per alte temperature.

Frattura meccanica
La frattura meccanica di un inserto si verifica quando la forza imposta supera la resistenza intrinseca del tagliente. Tutti i possibili problemi descritti in questo articolo possono contribuire alla frattura.
È possibile evitare la frattura meccanica correggendo tutti i problemi diversi dalla normale usura sul fianco. Le azioni correttive efficaci sono: utilizzare una qualità maggiormente resistente alle sollecitazioni, scegliere inserti con geometria più robusta, utilizzare inserti di spessore maggiore, diminuire gli avanzamenti e/o ridurre la profondità di taglio, verificare la rigidità della configurazione e controllare il pezzo in lavorazione per rilevare eventuali inclusioni di parti dure o difficoltà all'ingresso.
Grazie alla conoscenza di questi otto possibili problemi comuni e allo sviluppo di competenze orientate all'analisi dei problemi, i produttori potranno ricavare enormi vantaggi: maggiore produttività, maggiore durata, migliore tolleranza e aspetto dei componenti prodotti, minore usura e deformazioni degli utensili, nonché minore possibilità di danni irreparabili all'inserto che potrebbero interrompere la produzione e compromettere una commessa importante.

Con sede a Fagersta, in Svezia, e presente in oltre 50 Paesi, Seco Tools è un fornitore globale di soluzioni per lavorazioni ad asportazione di truciolo di fresatura, tornitura, lavorazione fori e sistemi di utensili. Da più di 80 anni l'azienda offre ai propri clienti le tecnologie, i processi e l'assistenza necessari per massimizzare produttività e redditività. Per ulteriori informazioni sul contributo dei prodotti innovativi e dei servizi Seco per il successo dei produttori di tutti i segmenti industriali, visitate il nostro sito Web www.secotools.it.