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Danneggiamenti Tipici dei Prodotti in Acciaio Formati a Caldo

Un prodotto formato a caldo è uno sbozzato o un oggetto metallico lavorato per deformazione plastica a caldo, al fine di conferirgli una forma definita, tramite martellatura, stiratura, ricalcatura, bigornatura o mandrinatura alla pressa, stampaggio in stampi chiusi alla pressa o al maglio, estrusione o laminazione, o con la combinazione di due o più di questi processi.

Più propriamente, si definiscono:

  • fucinati, gli sbozzati ottenuti per martellatura o formatura alla pressa con utensili aperti (incudine e mazza);
  • stampati, gli sbozzati ottenuti per formatura in stampi chiusi;
  • laminati, i prodotti sbozzati o finiti in barre o rotoli, ottenuti per laminazione o formatura tra rulli;
  • estrusi, i prodotti finiti in barre estruse, ottenute coi processi d’estrusione diretta o inversa, cioè comprimendo il materiale contro una filiera e costrungendolo a fluire attraverso la luce di cui prende la forma e dimensioni.

I prodotti formati a caldo possono essere fabbricati con la maggior parte dei metalli e delle loro leghe, quali l’alluminio, il rame, il ferro, il titanio e le leghe resistenti al calore o refrattarie.

Le ghise sono gra i pochi materiali metallici non fucinabili e questa caratteristica le distingue dagli acciai.

Le dimensioni dei prodotti formati a caldo sono limitate soltanto dalle dimensioni dei prodotti primari da fucinare o laminare (lingotti, blumi o bramme) e delle attrezzature e impianti disponibili. Possono pesare da pochi grammi a più di 200 tonnellate.

I prodotti formati a caldo possono essere fabbricati con deformazione a temperatura elevata (hot forging) o a temperatura moderata (warm forging) e si distinguono da quelli formati a freddo (cold forging), che incrudiscono, modificando le loro caratteristiche meccaniche secondo il grado di deformazione.

Per la formatura a caldo degli acciai si considera corretto l’intervallo compreso tra 1200 e 850 °C; tuttavia in molti casi la temperatura minima consigliata per evitare eccessivi sforzi o eccessiva usura delle attrezzature e il rischio di frattura del prodotto formato è 900÷925 °C, mentre quella massima per evitare bruciature e strappi non supera i 1150 °C.

Salvo i prodotti provenienti da getti (acciai e ghise), tutti gli altri derivano dalla formatura a caldo dei prodotti primari d’acciaieria (lingotti, blumi o bramme). Questi prodotti sono usati nelle più varie applicazioni e pertanto sono vulnerabili ad ogni meccanismo di danneggiamento possibile per i metalli e loro leghe e cioè: sovraccarico, fatica, usura, corrosione e temperatura elevata, in tutte le forme e loro combinazioni. Pertanto accenneremo soltanto ai casi più comuni dei difetti tipici dei prodotti formati a caldo.

Le procedure d’indagine per la diagnosi dei difetti specifici dei prodotti formati a caldo sono sostanzialmente le stesse delle indagini sulle cause dei difetti di ogni altro tipo di prodotto; tuttavia, in casi particolari, è necessaria una particolare attenzione ed esperienza di settore.

Difetti dei Lingotti

I difetti dei lingotti che possono influire sulla qualità dei prodotti d’acciaio formati a caldo (fucinati, stampati e laminati – non si considerano i prodotti estrusi, raramente d’acciaio) possono essere superficiali o interni.

I difetti superficiali più comuni dei lingotti sono:

  • le gocce fredde;
  • la doppia pelle (figura 1);
  • i tacconi;
  • le riprese di colata (figura 2);
  • le lesioni superficiali (cricche o fratture – figura 3).

 

Ripresa su Superficie Lingotto

Figura 2. Aspetto di una grave ripresa sulla superficie tal quale di un lingotto tondo colato in sorgente. 0,5 x circa.

Danneggiamenti Tipici dei Prodotti d’Acciaio Formati a Caldo

 

Danneggiamenti Lingotto Doppia Pelle

Figura 1. Esempio di Lingotto con Doppia Pelle

Danneggiamenti Tipici dei Prodotti in Acciaio Formati a Caldo

I difetti interni più comuni dei lingotti sono:

  • le segregazioni micro e macro (figura 4);
  • i coni di ritiro primari e secondari e le porosità centrali (figura 4);
  • le soffiature (figura 5);
  • la presenza d’idrogeno, che genera i fiocchi (figure 6.A e 6.B);
  • le inclusioni non metalliche endogene ed esogene (figura 7).

 

Difetti di Formatura a Caldo

I più comuni difetti di formatura a caldo (fucinatura, stampaggio o laminazione) sono:

  • la scaglia impressa o l’inglobamento superficiale di scaglia;
  • le ripiegature o doppiature (figure 8.A e 8.B);
  • i solchi;
  • gli strappi o lacerazioni superficiali che dipendono dal surriscaldamento (rilassamento superficiale o bruciatura – figura 9);
  • gli strappi o lacerazioni interni;
  • l’insufficiente temperatura di riscaldamento;
  • l’insufficiente rapporto di fucinatura (figura 10);
  • l’eccesso di fucinatura;
  • le variazioni della composizione superficiale (decarburazione, carburazione e solforazione);
  • l’inadatta velocità di raffreddamento dopo formatura (figura 11).

 

Difetti di Progettazione e di Fabbricazione

Il danneggiamento durante l’uso dei prodotti d’acciaio formati a caldo è generalmente riconducibile a una o più delle seguenti cause:

  • errori di progettazione (figura 12);
  • errata scelta dell’acciaio;
  • difetti nei prodotti formati a caldo (figure 13.A e 13.B);
  • errori durante la formatura a caldo;
  • errori od omissioni delle operazioni che seguono la formatura a caldo fra cui le lavorazioni meccaniche, i trattamenti termici e le operazioni di saldatura (figura 14).

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