Tempra a gas ad alta pressione 4D per un aumento delle prestazioni

Il trattamento termico e la tempra degli acciai sono una pratica consolidata eseguita, sebbene con tecnologie differenti, già da molti secoli. Il filo conduttore comune è stata la natura imprevedibile del cambiamento delle dimensioni osservata durante il processo di tempra, i.e. la distorsione. Questo studio mostrerà gli ultimi risultati ottenuti per quanto riguarda il controllo della distorsione e la tempra a gas 4D in alta pressione (HPGQ). 

La tempra dell’acciaio è un processo metallurgico che avviene dopo che un materiale è stato riscaldato fino alla sua trasformazione austenitica. Il rapido raffreddamento causa la trasformazione austenite —> martensite.

Durante il processo di tempra, un componente risulta sottoposto ad un gradiente di temperatura molto ampio e se il raffreddamento non è uniforme, si determinano sollecitazioni termiche e trasformazioni disomogenee della microstruttura. Quando la tempra non è uniforme il componente risulterà perciò deformato. Inoltre, quando vengono temprate più parti nello stesso lotto, il flusso termico si disperderà in modo non uniforme per cui ciascuna parte si raffredderà ad una velocità diversa a seconda della sua posizione nel forno.

Nel corso degli anni i produttori hanno sperimentato numerosi approcci per ridurre la distorsione dopo la tempra dato che una lavorazione del pezzo indurito risulta costosa. Uno dei metodi più popolari per il controllo della distorsione è la cosiddetta tempra in pressione che, a differenza della tempra tradizionale, va a trattare un componente alla volta.

La tempra in pressione offre risultati molto interessanti quando si parla di distorsioni. Tuttavia, ci sono altri aspetti meno attraenti, tra i quali problemi di sicurezza legati alla movimentazione dei componenti caldi, problemi ambientali legati alla presenza di olio, di pulizia legati alla rimozione dell’olio… e che richiedono una manipolazione ed attrezzature speciali per raffreddare il componente dopo il trattamento termico.

Tempra in pressione

La tempra in pressione è un processo utilizzato quando il trattamento in batch (lotti) porta a distorsioni troppo elevate. Componenti come cassa, ingranaggi, anelli… sono molto sensibili alle distorsioni per cui la tempra in pressione offre un modo versatile per indurire componenti con sia sezioni trasversali sottili che al contempo grandi. Tipicamente viene trattata una singola parte alla volta fornendo stabilità dimensionale, distorsione controllata e ripetibilità. Nonostante ciò, la tempra in pressione è una tecnica speciale progettata per controllare il trattamento e ridurre al minimo le distorsioni ma richiede anche la costruzione di stampi speciali. Questi stampi sono costruiti in modo tale che le pareti trattengano meccanicamente la parte calda da temprare evitando distorsioni durante il raffreddamento e trasformazione di fase.

Anche il flusso dell’olio è fondamentale per ottenere la durezza e la microstruttura desiderate; gli stampi devono perciò essere pensati in modo da bilanciare la necessità di contatto per prevenire le deformazioni e il corretto flusso dell’olio con la parte.

Quando il processo in pressione viene eseguito in modo appropriato è possibile ottenere tolleranze precise, 0.001 “- 0.002” [0.025 – 0.050 mm], in relazione al preriscaldamento e alle dimensioni del componente.

 

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Source: Stampi
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