Lavorazioni criogeniche: lo stato dell’arte e le sfide per il futuro

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Filling a liquid nitrogen.

In Italia il laboratorio MUSP di Piacenza è all’avanguardia per quanto riguarda le nuove tecnologie relative alle macchine utensili e, in particolare, ha avviato una linea di ricerca relativa alle tematiche cryo.

Con lavorazioni criogeniche (in inglese cryo-machining) si intende un’innovativa tipologia di processi per asportazione truciolo in grado di sfruttare il massiccio potere di raffreddamento offerto dai gas liquidi (in particolare azoto liquido – LN2) in luogo delle tradizionali emulsioni lubro-refrigeranti.

Le tecnologie di raffreddamento criogenico risultano vincenti a livello di economicità e produttività qualora si debba affrontare la lavorazione di parti in materiali a bassa conducibilità termica, si pensi ad esempio a componenti in lega di titanio o in leghe alto-resistenziali a base di Nichel, utilizzati in particolare nei settori aerospace, automotive e oil & gas. Tali materiali, durante il taglio alle macchine utensili, non sono in grado, proprio per via della bassa conducibilità termica, di diffondere il calore sviluppato dalla formazione e dallo strappamento del truciolo all’interno del pezzo in lavorazione concentrandolo localmente proprio nella zona prossima al taglio. In tal modo, soprattutto durante le fasi di sgrossatura, si sviluppano condizioni termiche estremamente severe per l’utensile che, come conseguenza, va incontro ad una rapida usura dovuta anche all’innescarsi di fenomeni chimici deleteri che portano al passaggio di materiale dell’utensile nel truciolo e all’adesione del materiale in lavorazione sugli inserti. Tradizionalmente, al fine di evitare questo rapido degrado degli utensili, si ricorre sia all’impiego di parametri di taglio limitati (difficilmente si superano i 50-60 m/min in sgrossatura con utensili in WC) sia ad abbondante adduzione di emulsione lubro-refrigerante. Tuttavia tale riscorso ad oli minerali pone una problematica seria di impatto ambientale sia a livello di ecosistema (si consideri che anche un solo kilogrammo di olio non smaltito a dovere è in grado di inquinare fino a un milione di litri d’acqua qualora raggiunga la falda) che a livello di vapori d’olio nell’ambiente di lavoro. Inoltre, la necessità di lunghi cicli di lavaggio dei pezzi e del truciolo impone il rallentamento della produzione compromettendo anche parte del valore economico legato alla rivendita del truciolo stesso. Occorre quindi interpretare il machining criogenico non solo come un’opportunità di miglioramento prestazionale ma anche come un fondamentale passo avanti nello sviluppo di un nuovo concetto di produzione green, ecocompatibile e sostenibile per gli operatori.

L’articolo prosegue all’interno dello sfogliabile, da pagina 124: http://pixelbook.tecnichenuove.com/newsstand/macchineutensili/viewer/e8400cddea36581ff395437e5a4d28e1/.

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