1. Panoramica della lavorazione delle parti di fusione in acciaio inossidabile
Parti di fusione in acciaio inossidabile sono ampiamente utilizzati nei macchinari, nell'edilizia, nel settore automobilistico e nelle attrezzature alimentari grazie alla loro resistenza alla corrosione e resistenza. Tuttavia, dopo la fusione, le parti raramente soddisfano direttamente i requisiti dimensionali e superficiali finali. Pertanto, vengono applicati diversi metodi di lavorazione per ottenere la precisione, le prestazioni e l'estetica desiderate. Queste operazioni post-fusione comprendono la lavorazione meccanica, il trattamento termico, la lucidatura, la granigliatura e il rivestimento superficiale. La comprensione di questi metodi consente agli ingegneri e ai produttori di selezionare i processi più convenienti e tecnicamente adatti per le loro applicazioni.
2. Processi di lavorazione per pezzi fusi in acciaio inossidabile
La lavorazione meccanica è una delle operazioni post-fusione più comuni. Implica la rimozione del materiale in eccesso per ottenere tolleranze strette e geometrie precise. L'elevata durezza e tenacità dell'acciaio inossidabile lo rendono più difficile da lavorare rispetto all'acciaio al carbonio, richiedendo utensili e parametri di taglio ottimizzati.
2.1 Tornitura e fresatura
- Tornitura: ideale per parti cilindriche come alberi, anelli e componenti filettati. Per resistere all'usura sono preferibili utensili in metallo duro ad alta velocità o inserti rivestiti.
- Fresatura: utilizzata per superfici piane o complesse. La moderna fresatura CNC consente tagli di precisione multiasse e finiture lisce con segni minimi di utensile.
2.2 Foratura, maschiatura e alesatura
- La foratura e la maschiatura vengono utilizzate per creare fori filettati a scopo di assemblaggio. Gli acciai inossidabili richiedono velocità di avanzamento lente, refrigerante adeguato e utensili affilati per prevenire l'incrudimento.
- Le operazioni di alesatura correggono la precisione dimensionale nei fori fusi e garantiscono una tolleranza ridotta negli accoppiamenti meccanici.
2.3 Rettifica e finitura di precisione
La rettifica viene eseguita quando sono richieste tolleranze estremamente strette o finiture a specchio, come nelle sedi delle valvole, nelle giranti delle pompe o nei componenti medici. Il processo rimuove piccole quantità di materiale e corregge piccole deformazioni derivanti dalle fasi di lavorazione precedenti.
3. Metodi di trattamento termico
Il trattamento termico viene utilizzato per modificare le proprietà meccaniche e microstrutturali delle parti fuse in acciaio inossidabile. Sebbene gli acciai inossidabili siano naturalmente resistenti alla corrosione, il trattamento termico può migliorare la durezza, la duttilità e la distribuzione delle tensioni interne, soprattutto dopo la fusione e la lavorazione meccanica.
3.1 Trattamento in soluzione
Questo processo prevede il riscaldamento delle parti fuse ad alta temperatura (tipicamente 1000–1100°C) e il loro rapido raffreddamento. Scioglie i precipitati di carburo e ripristina la distribuzione del cromo, migliorando la resistenza alla corrosione e la tenacità. Gli acciai inossidabili austenitici come 304 e 316 subiscono comunemente questo trattamento.
3.2 Invecchiamento e riduzione dello stress
- L'invecchiamento rafforza gli acciai inossidabili indurenti per precipitazione (ad esempio, 17-4 PH) formando composti intermetallici fini.
- La distensione a 300–400°C aiuta a ridurre le tensioni interne derivanti dalla fusione o dalla lavorazione, riducendo al minimo la distorsione durante il servizio.
4. Tecniche di finitura superficiale
La finitura superficiale migliora l'aspetto, la pulizia e la resistenza alla corrosione delle parti fuse in acciaio inossidabile. Vengono selezionate diverse finiture a seconda dell'applicazione: industriale, decorativa o igienica. Il trattamento superficiale svolge anche un ruolo fondamentale nella preparazione delle parti per il rivestimento o la saldatura.
4.1 Lucidatura
La lucidatura rimuove le irregolarità superficiali, le scaglie di ossido e i segni degli utensili. La lucidatura meccanica utilizza mole, nastri o paste abrasive per produrre finiture satinate, semilucide o a specchio. Per i componenti alimentari e medici, le superfici altamente lucidate riducono al minimo la contaminazione e semplificano la pulizia.
4.2 Granigliatura e sabbiatura
La granigliatura proietta supporti in acciaio o ceramica sulla superficie per pulire e omogeneizzare la struttura. La sabbiatura è simile ma utilizza mezzi più fini per finiture più lisce. Questi metodi sono particolarmente utili prima della verniciatura, del rivestimento o dell'ispezione, poiché espongono eventuali difetti di fusione come pori o crepe.
4.3 Passivazione e decapaggio
- Il decapaggio utilizza soluzioni acide (tipicamente miscela di acido nitrico-fluoridrico) per rimuovere le scaglie di ossido e ripristinare una superficie metallica pulita.
- La passivazione forma quindi un sottile film di ossido di cromo che migliora la resistenza alla corrosione senza alterare l'aspetto o le dimensioni.
5. Processi di saldatura e assemblaggio
Molte parti in fusione di acciaio inossidabile richiedono l'unione o l'assemblaggio con altri componenti. Le tecniche di saldatura adeguate mantengono la resistenza alla corrosione e l'integrità meccanica riducendo al minimo i difetti delle zone interessate dal calore.
5.1 Metodi comuni di saldatura
| Metodo di saldatura | Caratteristiche | Applicazioni |
| TIG (GTAW) | Alta precisione, saldature pulite, pochi spruzzi | Parti a parete sottile e di precisione |
| MIG (GMAW) | Deposizione più rapida, precisione moderata | Assemblaggi generali e sezioni spesse |
| Saldatura a resistenza | Nessun riempitivo, calore veloce e localizzato | Piccoli componenti e produzione in serie |
6. Ispezione e controllo qualità
Dopo la lavorazione, le parti fuse in acciaio inossidabile devono essere ispezionate per garantire che soddisfino i requisiti dimensionali, superficiali e meccanici. I test non distruttivi (NDT) vengono spesso utilizzati per verificare l'integrità interna e rilevare difetti nascosti causati dalla fusione o dalla lavorazione.
6.1 Metodi di ispezione comuni
- Controllo dimensionale mediante macchine di misura a coordinate (CMM) o calibri per la verifica della precisione.
- Ispezioni visive e superficiali per rilevare crepe, porosità o incoerenze di finitura.
- Test a ultrasuoni, radiografici o con coloranti penetranti per il rilevamento di difetti nel sottosuolo.
7. Conclusione: scegliere la giusta combinazione di lavorazione
Le prestazioni e l'aspetto delle parti di fusione in acciaio inossidabile dipendono in gran parte dai metodi di post-lavorazione. La lavorazione garantisce precisione dimensionale, il trattamento termico rinforza il materiale e la finitura migliora la durata e la resistenza alla corrosione. La selezione della corretta combinazione di questi metodi, in base al tipo di lega, ai requisiti applicativi e agli obiettivi di costo, garantisce componenti fusi di alta qualità e di lunga durata adatti agli ambienti industriali esigenti.
