Lavorabilità alle macchine utensili del ferro puro al variare delle condizioni di lubrificazione

I primi sviluppi del ferro puro ARMCO risalgono agli anni ’20 del XX secolo, prendendo il nome dall’azienda che introdusse il processo di raffinazione, l’American Rolling Mill Company. Questo materiale, dopo un secolo di progresso tecnico e continuo miglioramento della purezza, rimane la scelta principale per molte industrie grazie alle sue proprietà uniche, con una quantità minima di ferro del 99,85% e microstruttura composta esclusivamente da ferrite. Il Ferro Puro trova impiego in una vasta gamma di settori industriali, tra cui quello chimico, automobilistico, elettronico, e molti altri. Il ferro puro ARMCO è contraddistinto da una purezza elevata, eccellenti proprietà elettriche, magnetiche e, se paragonato agli acciai dolci, una migliore resistenza alla corrosione e ossidazione, buona capacità di formatura a freddo e ottima saldabilità. Essendo un materiale non legato, non è progettato per ottenere specifiche proprietà meccaniche. È caratterizzato da una resistenza a trazione di 290 MPa, una conducibilità termica di 73,2 W/m°C, e ottime proprietà magnetiche come bassa forza coercitiva, alta permeabilità e valore di induzione di saturazione di 2,15 T. Nonostante il materiale sia duttile e facilmente lavorabile alle macchine utensili, la formazione di un truciolo continuo rende la lavorazione complicata e richiede maggiori accortezze, anche nella scelta degli strumenti di taglio. L’obiettivo di questa tesi è sviluppare una strategia mirata a cambiare la morfologia del truciolo, da continuo a frammentato, durante il processo di lavorazione del Ferro Puro. Per questo scopo, sono stati condotti test di tornitura variando le condizioni di lubrificazione e raffreddamento degli utensili da taglio. Nello specifico, si è esaminata l’efficacia della refrigerazione criogenica come alternativa alla lubrificazione a inondazione, utilizzata comunemente nelle industrie. L'effetto di diverse velocità di taglio è stato studiato valutando l'usura degli inserti da taglio e la qualità della lavorazione sul campione. In particolare, ogni campione è stato analizzato al microscopio a scansione elettronica e al profilometro ottico 3D. I risultati mostrano che la velocità influenza la qualità superficiale ottenibile. Non vi è un miglioramento nell’utilizzo del raffreddamento criogenico per quanto riguarda la morfologia del truciolo ma si è riscontrato una rilevante diminuzione della lunghezza media. Diverse analisi sull'integrità superficiale dei campioni hanno dimostrato come il raffreddamento criogenico riduca lo strato incrudito.