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La nascita di TF15, un materiale a tutto tondo dalla robustezza straordinaria

All’inizio degli anni Ottanta le frese integrali in metallo duro erano realizzate principalmente in acciaio super rapido. Si era in quel periodo all’inizio dello sviluppo delle frese in metallo duro cementato e l’azienda produceva solo il 5% delle 700.000 frese integrali prodotte in Giappone ogni mese. All’epoca Mitsubishi Materials utilizzava le prime serie di metallo duro a grana fine: UF20/UF30. 
Avendo come paragone l’acciaio super rapido, questo materiale era stato sviluppato con l’obiettivo di evitare la rottura, utilizzando un contenuto di cobalto altissimo rispetto agli standard odierni; ciò conferiva al materiale altissima tenacità ma un livello di durezza molto basso. Inoltre, con la diffusione delle frese in metallo duro, crebbe anche la richiesta del mercato di materiali più restistenti all’usura. Ogni produttore di materiale in metallo duro partecipò alla competizione per lo sviluppo di nuove leghe di metalli duri a grana fine. Alla fine degli anni Ottanta, ognuno aveva deciso quali componenti base sarebbero stati utilizzati per la propria produzione. Mitsubishi Materials aveva come obiettivo la versatilità per soddisfare una vasta gamma di applicazioni di taglio, e scelse quindi una composizione che garantisse la tenacità più che la durezza del tagliente. Venne anche utilizzata una polvere di WC in particelle super sottili, elaborata insieme al gruppo di aziende Japan New Metals Co., Ltd.; nel 1989 fu ottenuto il grado TF15, una forte lega di metallo duro caratterizzata da uno straordinario equilibrio tra durezza e tenacità.

MF10 – Il metallo duro a grana superfine ha nettamente aumentato la forza degli utensili

L’MF10 fu lanciato quasi in parallelo al TF15, ed era destinato al mercato già in via di espansione dei circuiti stampati, forati con punte per minuterie. A differenza delle frese integrali in metallo duro,  è un’applicazione che richiede rigidità e durezza. Per forare i costosi circuiti stampati, la condizione prioritaria richiesta agli utensili è la resistenza alla rottura. Inoltre devono produrre fori assolutamente precisi e accurati. La nostra punta con diametro standard era in HTi10, mentre quella con diametro piccolo era in UF20. Tuttavia, né la durezza del HTi10 né la rigidità dell’ UF20 si rivelarono adeguate per le esigenze delle schede stampate. Occorrevano materiali forti abbastanza per forare le schede. L’azienda si concentrò sulla riduzione dei difetti, l’obiettivo principale che aveva portato allo sviluppo della lega in metallo duro. La fragilità della lega viene influenzata da piccoli difetti interni. Poiché le leghe in metallo duro erano prodotte con la metallurgia delle polveri, rimanevano dei micropori indipendentemente dall’attenzione prestata nel processo di produzione. Per risolvere questo problema era necessario un miglioramento significativo della tecnologia di sinterizzazione. Anche potendo prevenire tali difetti, era molto difficile ridurre ridurre la fragilità quando i componenti contenevano parti non uniformi. A superare l’ostacolo contribuì la collaborazione con Japan New Metals Co., Ltd., grazie alla quale venne sviluppata una polvere in grani più piccoli di WC, caratterizzata da una distribuzione granulometrica inferiore rispetto alla polvere di WC standard. Al contempo avevamo migliorato la tecnologia di sinterizzazione, riducendo i micropori. Nacque così l’MF10, duro e rigido, che ha conquistato una posizione stabile nel mercato delle punte per minuterie di piccolo diametro. Inoltre, le sue prestazioni eccellenti nella lavorazione degli acciai super duri hanno risolto la debolezza del TF15. Da allora, l’MF10 è stato utilizzato per gli acciai super duri e il TF15 applicato negli impieghi generici.

SF10 - SF10 - Standard d’eccellenza per la foratura di minuterie a diametro standard

Alla fine degli anni Novanta, insieme all’aumentato utilizzo dei dispositivi elettronici, si espanse anche la domanda di punte per minuterie con diametro standard rispetto all’MF10 di piccolo diametro. Al contempo, anche i circuiti stampati diventavano super duri, esigendo un miglioramento per l’HTi10. Durante lo sviluppo dell’SF10, mentre la tendenza generale per la foratura di minuterie si orientava verso materiali a grana super fine, noi abbiamo scelto un materiale più grezzo. Ciò ci ha permesso di ottenere una resistenza costante grazie alla tecnologia di produzione dell’MF10, e di ridurre la micro-scheggiatura causata dagli strati di riempimento dei circuiti stampati. Oltre che da Mitsubishi Materials, l’SF10 di diametro standard è stato utilizzato da altri produttori di punte per minuterie e continua a essere utilizzato come materiale principale.

Impact Miracle – Materiale del substrato con durezza estrema, sviluppato in collaborazione con Mitsubishi Materials Kobe Tools Corporation

Nel 2000, il reparto Utensili di Kobelco (oggi Akashi Plant) venne assorbito dal gruppo Mitsubishi Materials come Mitsubishi Materials Kobe Tools Corporation. Il punto di forza erano le frese integrali per la lavorazione degli acciai ad elevata durezza. Per sfruttare la sinergia di forze e gli altri vantaggi della tecnologia dei materiali di cui disponeva Mitsubishi Materials, venne avviato un innovativo progetto congiunto volto a migliorare le frese integrali. Kobelco utilizzava il KRZX8, un metallo duro con grana super fine, equivalente all’MF10 di Mitsubishi Materials. Era necessario migliorare la durezza del materiale per poter lavorare gli acciai per stampi con durezze HRC60. Dovevamo inoltre garantire la robustezza del tagliente da impiegare nelle frese integrali. Un’ulteriore esigenza era quella di ridurre della metà la dimensione delle particelle di metallo duro. Per ottenere ciò, occorreva dimezzare la dimensione delle particelle di polvere di WC e ridurre la distribuzione granulometrica. Non essendo presenti sul mercato polveri di WC che soddisfacessero i requisiti, venne avviata una collaborazione con Japan New Metals per lo sviluppo congiunto del materiale necessario, una polvere con una dimensione dei grani di 0,1 μm. Questa nuova polvere mostrava una durezza significativamente maggiore rispetto all’MF10, pur mantenendo una tenacità equivalente. Venne quindi impiegata come materiale principale nella produzione della serie Impact Miracle, lanciata nel 2005.

Sviluppo di metallo duro cementato di nuova generazione, con particelle super sottili

L’attuale sviluppo delle punte per minuterie prosegue su due versanti. Mentre le punte con diametro standard hanno acquisito maggiore diffusione, le dimensioni di quelle con piccolo diametro sono andate diminuendo. Produciamo punte con diametri inferiori agli 0,15 mm. Il nocciolo delle punte con diametri estremamente piccoli misura solo poche decine di μm. Considerando la composizione dell’MF10, è impossibile collocare in un nocciolo così piccolo più di 100 particelle di WC. Il problema principale in questo caso è la tecnologia da adottare per la produzione in massa. È sempre più difficile operare quando le particelle di WC sono di 0,1 μm. Le particelle più piccole coagulano facilmente e la loro reattività aumenta, il che incide sull’omogeneità della lega. 
Alcuni problemi erano dati anche da cause esterne, collegate alla reperibilità dei materiali. Il repentino aumento dei prezzi delle materie prime del WC all’inizio del 2000 ha portato al passaggio dalle punte integrali in metallo duro alle punte bimetalliche, con codolo in acciaio e taglienti in metallo duro. Alla fine degli anni 2000, con l’eccezione delle punte con diametro codolo di 2 mm, quasi tutte le altre erano bimetalliche. Ciò ha accelerato la produzione di punte più lunghe, con diametri più piccoli, facendo di conseguenza aumentare le difficoltà di fabbricazione. E’ stato quindi necessario migliorare significativamente la tecnologia impiegata in tutti i processi: miscelazione, estrusione e sinterizzazione. 
Dal 2012 alcuni produttori hanno adottato i nuovi materiali così sviluppati, ma la diffusione sul grande mercato deve ancora cominciare.

Ripensando alla storia dello sviluppo dei nostri prodotti, è possibile capire come la forza della nostra azienda risieda nella capacità di produrre materiali partendo dalle materie prime: la progettazione dei materiali parte proprio dallo sviluppo delle materie prime, in un processo completamente interno alla nostra azieda. Riteniamo anche che la popolarità dei nostri prodotti in metallo duro nasca dalla loro qualità stabile e uniforme. Un’elevata affidabilità richiede una rigida gestione della qualità e alti standard di produzione, che non riguardano solo la progettazione del materiale ma anche la produzione delle materie prime. Le materie prime sono la base della nostra produzione, e non possiamo tollerare difetti o errori. Questa è la nostra sfida ma è anche la maggior soddisfazione nello sviluppo dei materiali in metallo duro. Con in know-how che abbiamo fin qui accumulato, continuiamo a lavorare per sfruttare a pieno il potenziale dei metalli duri.