Anomalie microstrutturali degli acciai da pressocolata

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L’esperienza di TAG nell’affrontare un problema particolarmente delicato.

Nel corso degli anni, le attività svolte dai laboratori metallografici di Dolzago e Cremella si sono via via intensificate ed il numero delle valutazioni eseguite è aumentato costantemente.

In particolare per quel che riguarda il laboratorio di Dolzago, che segue la parte di produzione di stampi per pressocolata alluminio, i numeri danno una chiara indicazione: nel 2016 sono stati analizzati 6652 campioni metallografici, nel 2017 questi sono aumentati a 7339 (+10.3%), nei primi mesi del 2018 si sta confermando il trend di crescita già visto.

Le indagini riguardano sostanzialmente la conformità dei materiali testati ai requisiti delle norme di riferimento.

Tra i maggiori utilizzatori finali di stampi da presso colata (industrie automobilistiche, grandi fonderie) si è consolidato l’uso di capitolati specifici per la caratterizzazione degli acciai; quasi tutti i capitolati in uso fanno comunque riferimento agli standard internazionali NADCA#207 e/o SEP 1614.

Nella nostra attività di controllo, una delle anomalie più frequentemente riscontrata riguarda la dimensione del grano austenitico dell’acciaio allo stato ricotto che, se non adeguata, può determinare un decadimento delle performance degli stampi in produzione.

La dimensione del grano austenitico al centro della scena.

La dimensione del grano austenitico è una delle caratteristiche che vengono determinate dall’acciaieria durante le attività di produzione, ed una volta fissato non sarà più possibile modificarlo in riduzione.

 Quindi la dimensione del grano austenitico è una condizione che appartiene alla colata ed è determinato dai processi di fabbricazione (analisi chimica, forgiatura, modulo di riduzione, coefficiente di Poisson ecc.): in questo caso è opportuno parlare di grano “ex austenitico” oppure “prior austenite”. Il fatto che vengano richiesti dei blocchi grezzi di dimensioni sempre maggiori, per incontrare le richieste del mercato automotive che impongono l’uso di stampi sempre più grandi, non aiuta in questo senso.

Non sempre le anomalie microstrutturali sono intercettabili in microscopia ottica osservando il materiale allo stato ricotto: in questi casi il trattamento termico non fa altro che mettere in evidenza dei difetti preesistenti, ovvero li esalta rendendoli maggiormente visibili, anche se indipendenti dal processo di trattamento termico e già insiti nel materiale.

Cosa fare? Come farlo?

L’esigenza di avere una dimensione del grano fine (secondo la normativa di riferimento NADCA#207-2016 che prevede, come standard d’accettabilità, minimo G7 (ASTM E112-13≥7)) ha lo scopo di ridurre e contenere la propagazione delle pirocricche/crettature da fatica ciclica termica (di tipo oligociclica) che, inevitabilmente, “germogliano” in fase di processo produttivo.

Quando si intercetta un’anomalia legata alla granulometria grossolana e/o mista bisogna andare a determinare quale fosse la dimensione media del grano prima del trattamento termico, per capire se il grano sia stato ingrossato in fase di tempra oppure se la difettologia fosse già preesistente.

La norma ASTM E112-13 (“Standard Methods for Determining Average Grain Size”, ossia la normativa che regola i metodi per la determinazione della misura del grano) al paragrafo A3 stabilisce varie metodologie di laboratorio per perseguire l’analisi, così come anche la NADCA#207 ultima edizione dà indicazioni in merito.

Con l’ampia esperienza riportata in tanti anni di lavoro possiamo affermare quanto sia importante determinare la rispondenza dell’acciaio acquistato alle specifiche richiamate nei capitolati applicabili.

Tali controlli, se effettuati prima di iniziare le lavorazioni meccaniche presso lo stampista, metterebbero in evidenza le anomalie inaccettabili, evitando aggravi di costi, perdite di tempo e contenziosi sterili e fastidiosi.

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