La filiera per trafilatura rivestita con combinazione TiN e TiAlN supera le prestazioni delle filiere convenzionali nella trafilatura di acciaio ad alto tenore di carbonio

Un produttore tedesco di stampi ha introdotto una soluzione che affronta questa sfida in modo diretto. La loro nuova filiera rivestita utilizza un rivestimento PVD a doppio strato che combina nitruro di titanio (TiN) e nitruro di titanio e alluminio (TiAlN) in una sequenza specifica. Lo strato interno di TiN fornisce una base dura e a basso attrito che riduce la forza di trafilatura iniziale, mentre lo strato esterno di TiAlN forma una pellicola protettiva di ossido di alluminio alle alte temperature, una barriera autoadattativa che diventa effettivamente più dura quando l'attrito riscalda la superficie dello stampo. Nelle prove di laminazione affiancate che trafilano filo di acciaio ad alto tenore di carbonio da 0,8 mm a 20 m/s, le filiere rivestite TiN/TiAlN hanno prodotto 110 tonnellate di filo prima di mostrare un'usura misurabile, rispetto alle sole 38 tonnellate per le filiere in metallo duro non rivestite e alle 62 tonnellate per le filiere rivestite in TiN a strato singolo.

La differenza di prestazioni è ancora più pronunciata quando si trafilano fili con scaglie superficiali o difetti minori. La resistenza alla microabrasione dello strato esterno TiAlN previene l'usura localizzata che comunemente porta a rigature e rotture della superficie del filo. Un produttore tedesco di filo per molle ha segnalato una riduzione del 45% delle rotture del filo per tonnellata dopo il passaggio alla filiera TiN/TiAlN, che si è tradotta direttamente in meno fermi linea e meno scarti.

Questa tecnologia viene ora adottata in applicazioni che vanno oltre l’acciaio ad alto tenore di carbonio. Per le filiere per trafilatura in nichel , dove la natura morbida e gommosa del nichel provoca adesione e tagliente di riporto, il rivestimento TiN/TiAlN riduce il coefficiente di attrito da 0,6 a 0,25, consentendo una maggiore riduzione per passata senza strappi superficiali. Un produttore di leghe di nichel in Ohio ha aumentato la velocità di trafilatura da 6 m/s a 9 m/s dopo aver adattato l'intero set di stampi con il nuovo rivestimento: un aumento di produttività del 50% con un singolo aggiornamento dello stampo.

Le filiere rivestite si stanno rivelando efficaci anche nelle filiere per trafilatura del filo zincato , un'applicazione notoriamente difficile. Il rivestimento di zinco è morbido e soggetto a sbavature, che possono ostruire i cuscinetti dello stampo e creare uno spessore del rivestimento irregolare. Le proprietà antiaderenti dello strato esterno TiAlN aiutano a eliminare i residui di zinco, prolungando la durata dello stampo tra una pulizia e l'altra da 8 ore a oltre 40 ore. Un produttore belga di filo zincato ha riferito che le matrici rivestite hanno triplicato la produzione tra i cicli di cambio delle matrici, riducendo i costi di manodopera associati alla pulizia e al riallineamento delle matrici.

Il vantaggio per una filiera rivestita TiN/TiAlN è circa il doppio di quello di una filiera in metallo duro non rivestita, ma l'estensione della durata della filiera, spesso da tre a quattro volte più lunga, e la migliore qualità della superficie del filo rendono l'aspetto economico interessante. In un settore in cui i tempi di inattività costano più dello stampo stesso, uno strumento che dura abbastanza a lungo da giustificare un intero turno di produzione vale ogni euro in più.