Placchette in policristallino

Nelle lavorazioni di materiali non ferrosi e non metallici si utilizzano utensili costituiti da placchette policristalline. Tali placchette sono realizzate con polvere di diamante industriale di altissima qualità integralmente cementate ad un substrato di carburo di tungsteno mediante il processo di sinterizzazione ovvero un processo ad alta temperatura e pressione.

Con il processo di brasatura è possibile unire le placchette policristalline alla relativa sede ricavata su steli o inserti. Rispettando le buone pratiche previste per la brasatura e utilizzando i prodotti idonei si ottengono alti valori di resistenza alle sollecitazioni di taglio eliminando il rischio di distacco della placchetta dall’utensile in fase di lavoro.

Durante il processo la fase di riscaldamento è molto importante in quanto il calore, al di spora della temperatura di 700 °C, altera la struttura policristallina dello strato abrasivo delle placchette indebolendolo. L’utensile avrà quindi un tempo vita più breve o nel peggiore dei casi potrà rompersi. Per evitare tale condizione e garantire l’integrità strutturale della placchetta è necessario che il disossidante e la lega brasante abbiano una temperatura di lavoro inferiore ai 700 °C. I metodi di riscaldamento più utilizzati sono tramite cannello ossi-gas o mediante induzione (sistema che ha il vantaggio di consentire una più precisa regolazione della temperatura). La fonte di calore deve essere applicata sempre sullo stelo o inserto e mai sulla placchetta al fine di ridurre al minimo il rischio di alterazione/degradazione della stessa.

La lega più adatta per la brasatura degli utensili con placchette in policristallino è la ISO 17672 : Ag 155 = BrazeTec 5507. Questa lega contiene il 55% di Ag ed è priva di Cd, presenta una temperatura di lavoro di 660 °C nettamente inferiore al limite di stabilità termica della placchetta. La lega BrazeTec 5507 è disponibile in filo, barretta, preformato o nastro di varie dimensioni, solitamente è impiegata sotto forma di nastro, applicato tra la placchetta e la sua sede ritagliandolo in modo tale che un’estremità sporga dal bordo dell’utensile allo scopo di permettere all’operatore di verificare visivamente il momento in cui la lega si fonde.

Per ripulire efficacemente le superfici dagli ossidi si consiglia di utilizzare un disossidante in pasta bianco classificato secondo la norma EN 1045: FH10 come il BrazeTec H pasta particolarmente adatto alla brasatura delle placchette in policristallino in quanto diventa trasparente a 600 °C permettendo di intravedere chiaramente la giunzione e il cordolo di lega che si sta formando.

Nella fase di preparazione alla brasatura è fondamentale che la placchetta e lo stelo o inserto siano ben puliti da olii o grassi, nemici numero uno della brasatura. Per ripulire la placchetta senza l’utilizzo di solventi chimici si agisce sulla superficie inferiore utilizzando:

• carta abrasiva al carburo di silicio (grana 400 U.S. mesh) oppure mediante sabbiatura con sferette di vetro per rimuovere eventuali bave;
• risciacquo in acqua deionizzata con un apparecchio ad ultrasuoni per eliminare lo sfrido prodotto dalla precedente operazione di pulitura.

Per la pulitura degli steli ed inserti in acciaio si deve procedere nello specifico con:

• sabbiatura per asportare parte del velo superficiale di ossido o altre sostanze contaminanti;
• sgrassaggio con solvente.

Una volta ripuliti i componenti è buona regola maneggiarli con guanti e pinze puliti applicando sulle superfici di contatto, tramite pennello, un sottile strato di disossidante. Successivamente le due parti sono poste a contatto interponendo il metallo d’apporto (in caso di utilizzo di una lamina) oppure si assemblano senza metallo d’apporto in quanto sarà poi aggiunto dall’esterno tramite barretta o filo in fase di riscaldamento. Il metodo di riscaldamento adottato può essere:

• a cannello: si può utilizzare una fiamma ossiacetilenica oppure altri gas. E’ importante regolare la fiamma affinché sia di tipo neutro o carburante. L’operatore dovrà “spazzolare” con la fiamma la zona sottostante la sede della placchetta per assicurare un’uniforme distribuzione del calore. La fiamma non deve essere mai diretta sulla placchetta per evitare una rapida degradazione dello strato superabrasivo policristallino. Raggiunto il punto di fusione, la lega scorre liberamente quindi non è più necessario somministrare calore. La placchetta è mantenuta in posizione con degli attrezzi in ceramica o grafite fino a che il metallo d’apporto non solidifica.
• ad induzione: il procedimento è simile a quello con cannello. L’induttore è posizionato cercando di riscaldare prima lo stelo dell’utensile che per conduzione cederà poi calore alla placchetta. Il riscaldamento deve cessare non appena la lega comincia a scorrere; con questo metodo la regolazione di tempo e temperatura sono molto più precisi.

L’utensile brasato deve essere lasciato raffreddare in aria calma senza ricorrere mai a bagno d’acqua od olio per un più rapido raffreddamento; in tal caso infatti le sollecitazioni termiche provocherebbero possibili criccature della placchetta.

Dopo la fase di raffreddamento, l’utensile è lavato in acqua tiepida per eliminare i residui di disossidante mentre eventuali ossidi superficiali prodotti dalla brasatura possono essere asportati con una spazzola metallica o spugnetta abrasiva. Per la pulizia finale prima della molatura del tagliente si consiglia la sabbiatura con sferette di vetro le quali non danneggiano lo strato superabrasivo della placchetta.