18CrNiMo7-6 è un acciaio da cementazione legato ad alta resistenza ampiamente utilizzato per componenti meccanici che devono combinare una superficie dura e resistente all'usura con un nucleo resistente e tenace. È comunemente specificato per ingranaggi, pignoni, alberi, componenti di trasmissione, parti relative ai cuscinetti, giunti e altri componenti sottoposti a carichi elevati. Il materiale è particolarmente prezioso nelle applicazioni che coinvolgono stress da contatto ripetuto, carichi d'impatto, coppia e fatica. Per produttori e ingegneri, la comprensione del comportamento di lavorazione, della sequenza di trattamento termico e delle opzioni di finitura superficiale dell'18CrNiMo7-6 è importante perché questi processi influenzano direttamente l'accuratezza dimensionale, l'integrità superficiale e la vita utile.

18CrNiMo7-6 è generalmente associato alla famiglia di acciai da cementazione EN 10084. Il suo sistema di leghe contiene cromo, nichel e molibdeno, che conferiscono all'acciaio una buona temprabilità e tenacità dopo il trattamento termico. Il nichel contribuisce alla tenacità, il cromo supporta la durezza e la resistenza all'usura, mentre il molibdeno migliora la temprabilità e la resistenza agli effetti di rinvenimento. A differenza degli acciai destinati a raggiungere una durezza uniforme attraverso un'intera sezione, l'18CrNiMo7-6 viene tipicamente selezionato quando un componente richiede una superficie molto dura mantenendo un nucleo comparativamente tenace.

Una delle applicazioni più importanti dell'18CrNiMo7-6 è la produzione di ingranaggi. Grandi ingranaggi industriali, ingranaggi di trasmissione, pignoni, alberi di trasmissione e altri componenti del gruppo propulsore sono sottoposti a contatto ripetuto per rotolamento e scorrimento. Le loro superfici dentate devono resistere all'usura, alla vaiolatura e alla fatica da contatto, mentre il nucleo deve resistere a carichi di flessione e urti. La cementazione e la successiva tempra consentono all'18CrNiMo7-6 di ottenere questa combinazione di proprietà. Questo è il motivo per cui il grado si trova frequentemente in macchinari pesanti, riduttori industriali, sistemi di trasmissione di potenza, componenti automobilistici, attrezzature minerarie e altri assemblaggi meccanici ad alto carico.

La lavorazione CNC dell'18CrNiMo7-6 viene normalmente eseguita prima della cementazione finale perché l'acciaio diventa significativamente più difficile da lavorare una volta che la superficie è stata temprata. Nelle condizioni morbide o ricotte, la tornitura, la fresatura, la foratura, la barenatura e la filettatura CNC possono essere utilizzate per produrre la maggior parte delle caratteristiche richieste. Le parti lavorate tipiche possono includere alberi a gradini, componenti relativi alle scanalature, grezzi per ingranaggi, mozzi, manicotti, componenti di trasmissione e parti di montaggio di precisione.

La lavorabilità dipende fortemente dalla condizione fornita e dalla durezza del materiale. Rispetto agli acciai a lavorazione libera, l'18CrNiMo7-6 richiede maggiore attenzione alla selezione degli utensili, ai parametri di taglio, al controllo dei trucioli e al raffreddamento. Gli utensili da taglio in metallo duro sono comunemente utilizzati per la produzione perché offrono una migliore resistenza all'usura e consentono condizioni di taglio stabili. Anche il bloccaggio rigido del pezzo e le macchine con buona stabilità del mandrino sono importanti, in particolare quando si producono fori profondi, alberi lunghi, tagli interrotti o caratteristiche con tolleranze ristrette.

Durante la tornitura CNC, i produttori lavorano spesso diametri esterni, sedi cuscinetti, scanalature, spallamenti, conicità, filettature e fori interni prima del trattamento termico. La fresatura può essere utilizzata per linguette, fessure, facce di montaggio, tasche, caratteristiche relative agli ingranaggi e altre geometrie non rotazionali. Le operazioni di foratura e barenatura possono produrre fori di precisione, mentre la rettifica è spesso riservata alle superfici critiche dopo il trattamento termico.

La sequenza di produzione è particolarmente importante per le parti in 18CrNiMo7-6. Un processo tipico può iniziare con il taglio della materia prima, seguito dalla lavorazione CNC grezza. Il componente viene quindi semilavorato mantenendo un sufficiente sovrametallo sulle superfici che potrebbero deformarsi durante il trattamento termico. Successivamente vengono eseguite la cementazione, la tempra e il rinvenimento per sviluppare la profondità di cementazione e le proprietà meccaniche richieste. Dopo il trattamento termico, la rettifica, la levigatura, la tornitura dura o la lucidatura possono essere utilizzate per ripristinare le dimensioni finali e ottenere la finitura superficiale richiesta.

La cementazione è uno dei trattamenti più importanti per l'18CrNiMo7-6. Durante questo processo, il carbonio viene introdotto nello strato superficiale a temperatura elevata. Il componente viene quindi temprato in modo che lo strato esterno ricco di carbonio sviluppi un'elevata durezza, mentre il nucleo a basso contenuto di carbonio rimane più tenace. La profondità di cementazione richiesta dipende dalle dimensioni del componente, dal carico, dallo stress di contatto e dalle specifiche ingegneristiche. I denti degli ingranaggi e altre superfici ad alto contatto possono richiedere una profondità di cementazione attentamente controllata perché una cementazione eccessiva o insufficiente può influire negativamente sulle prestazioni di fatica.

La distorsione del trattamento termico deve essere considerata durante la produzione. Alberi lunghi, sezioni sottili, parti asimmetriche e geometrie complesse possono cambiare leggermente durante la cementazione e la tempra. Per questo motivo, i produttori esperti non rifiniscono normalmente ogni dimensione critica prima del trattamento termico. Viene intenzionalmente lasciato un sovrametallo di rettifica sui perni dei cuscinetti, sui diametri di localizzazione, sulle superfici relative agli ingranaggi, sulle aree di tenuta e su altre caratteristiche di precisione. La rettifica finale riporterà quindi queste superfici alle specifiche.

La rettifica è particolarmente importante per i componenti in 18CrNiMo7-6 temprati. Le sedi dei cuscinetti, i perni degli alberi, le superfici degli ingranaggi e le caratteristiche di localizzazione di precisione possono richiedere un controllo dimensionale rigoroso e una bassa rugosità superficiale. La rettifica cilindrica, la rettifica piana, la rettifica interna o la rettifica degli ingranaggi possono essere selezionate in base alla geometria. I parametri di rettifica devono essere controllati attentamente perché il calore eccessivo può causare bruciature da rettifica o danneggiare lo strato superficiale temprato.

Possono essere utilizzati anche altri trattamenti superficiali a seconda dell'applicazione. L'ossido nero può essere applicato quando è richiesta una moderata protezione dalla corrosione e un aspetto scuro. I rivestimenti fosfatici possono migliorare la resistenza alla corrosione e fornire una superficie adatta per lubrificanti o rivestimenti protettivi aggiuntivi. L'olio protettivo viene spesso applicato ai componenti che necessitano di protezione temporanea dalla corrosione durante il trasporto o lo stoccaggio. La nichelatura o altri rivestimenti ingegnerizzati possono essere considerati per ambienti specifici, sebbene il rivestimento debba essere selezionato in base ai requisiti dimensionali, all'adesione, alla temperatura operativa e alle condizioni di contatto.

La pallinatura può essere utile anche per componenti critici per la fatica. Introducendo stress residui compressivi nella superficie, la pallinatura può migliorare la resistenza alla criccazione da fatica, in particolare nelle applicazioni di ingranaggi o alberi sottoposti a carichi elevati. Tuttavia, il processo dovrebbe essere specificato in base al design del componente piuttosto che applicato automaticamente a ogni parte in 18CrNiMo7-6.

I requisiti di finitura superficiale dipendono dalla funzione. Una superficie lavorata genericamente può richiedere solo una normale finitura CNC, mentre i perni dei cuscinetti, le aree di tenuta, i diametri di accoppiamento e le superfici di contatto degli ingranaggi possono richiedere finiture molto più lisce. Le superfici critiche dovrebbero quindi essere chiaramente identificate sul disegno tecnico insieme alle tolleranze dimensionali, ai requisiti di durezza, alla profondità di cementazione e a qualsiasi specifica di rettifica post-trattamento.

L'ispezione di qualità è essenziale quando si producono componenti di precisione in 18CrNiMo7-6. L'ispezione dimensionale deve essere eseguita prima e dopo il trattamento termico, se necessario. Il test di durezza verifica se sono state raggiunte le proprietà superficiali richieste, mentre l'ispezione della profondità di cementazione può essere richiesta per parti cementate. Macchine di misura a coordinate, micrometri, alesametri, tester di rugosità superficiale e attrezzature specializzate per l'ispezione degli ingranaggi possono essere utilizzate a seconda del componente.

18CrNiMo7-6 è un materiale eccellente per componenti meccanici esigenti, ma una produzione di successo richiede il coordinamento tra lavorazione CNC, trattamento termico, finitura e ispezione. Il materiale non deve essere trattato semplicemente come un altro acciaio legato. Il sovrametallo di lavorazione, la distorsione del trattamento termico, i requisiti della superficie temprata e la rettifica finale devono essere considerati dall'inizio del piano di produzione. Quando questi processi sono controllati correttamente, l'18CrNiMo7-6 può fornire la combinazione di resistenza all'usura, resistenza a fatica, tenacità e precisione dimensionale richiesta per ingranaggi, alberi, pignoni, parti di trasmissione e altri componenti lavorati CNC ad alto carico.