Il problema delle microporosità dei metalli

Qual è la causa delle fughe?
Crepe, fessure e porosità sono, come sappiamo, la causa delle fughe. Questi difetti hanno origine quando si fonde il metallo, specie se con leghe complesse e/o parti con cambi di grande sezione.
Tutto questo è dovuto, tra le altre cose, al materiale che non è adatto a questo tipo di parti, a difetti di raffreddamento, alla formazione di gas o al contenuto di materie estranee nella fusione, ciò che produce crepe, cavità e porosità.
Può anche darsi il caso che non esistano difetti nella struttura del materiale ma, a causa del debole spessore dei pezzi, è possibile che si presentino delle fughe attraverso gli spazi intermolecolari.
Questi difetti, spesso non individuabili a prima vista, producono scarto nei pezzi fusi.
Nel caso in cui si tratti di microporosità che producono fughe nell’uso normale dei pezzi, queste possono essere trattate con il nostro processo di impregnazione ed essere recuperate al 100%. E non solo, bensì i pezzi che ricevono il trattamento di impregnazione come un processo aggiuntivo nella fase della produzione, avranno garanzia di durata nel futuro. Il trattamento di impregnazione deve considerarsi cioè, per certi pezzi, parte del processo di produzione.

Tipologie delle microporosità nella fusione dei metalli

Le porosità nella fusione possono essere divise in tre categorie:

a) Porosità senza fuoriuscita all’esterno. In questo caso si potranno presentare problemi di fuga solo se si effettuano operazioni meccaniche. Può influire sulla resistenza strutturale del pezzo in base alla dimensione e alla morfologia.
b) Porosità cieca. E’ la porosità che parte dalla superficie e penetra nel corpo del pezzo.
La morfologia di questa porosità può essere molto varia, può avere un’imboccatura piccola e cavernosità profonde.
La presenza di porosità cieca influisce negativamente sui risultati dei trattamenti superficiali. Infatti la porosità diventa un ricettacolo per l’aria, per i fluidi di trattamento, per l’olio da taglio, ecc. che col tempo possono effluire corrodendo, dal di sotto, la superficie trattata e rischiano di produrre i seguenti inconvenienti:
– nel caso di verniciatura trattata al forno, la formazione dell’effetto
blistering (bollicine superficiali sotto la vernice);
– nei trattamenti galvanici, lo scolorimento;
– nell’anodizzazione, il white spotting.
c) Porosità passante. E’ la più rilevante poiché a volte è causa di scarti di componenti già lavorati meccanicamente e quindi molto costosi.

Vantaggi del trattamento anti-porosità

Tenendo conto dei costi di impregnazione dei metalli porosi, le grandi aziende, in particolare quelle del settore meccanico, hanno calcolato che con fughe maggiori del 5% dei pezzi, diventa interessante applicare l’impregnazione dei metalli sul 100% della produzione, limitando il controllo finale ad un semplice lotto campione. Naturalmente questa percentuale varia, dipendendo dalla lavorazione meccanica cui il pezzo è stato sottoposto precedentemente.
E’ anche possibile effettuare un controllo sui pezzi dell’impregnazione, nel cui caso si dovrà valutare se sia più economico impregnare e recuperare i pezzi o controllarli impregnando solo quelli che presentino fughe. In questo caso si devono sommare entrambi i costi: di controllo e di impregnazione.

Cos’è un fuga e come si misura

Un punto importante da tenere in considerazione in tutta questa problematica è che cosa si debba considerare come ‘fuga’ e come sia possibile individuarla. Possiamo definire ‘fuga’ il processo di immissione o fuoriuscita di un fluido attraverso le pareti di un pezzo che produca effetti pregiudicanti sul pezzo stesso. Se non produce questo effetto pregiudicante, non deve essere considerata ‘fuga’.
Quello che bisogna determinare è se la fuga sia o meno accettabile.
Per giungere a questa conclusione è necessario utilizzare un’unità di misura. Dato che nella maggior parte dei processi di rinvenimento di fughe intervengono flussi di gas per determinare una quantità di fluido, dobbiamo specificare volume e pressione.
L’unità più comunemente utilizzata è il cm3, alla pressione atmosferica per secondo (cm3atm/sec).
Dato che nella maggior parte dei casi le fughe sono molto piccole, si utilizza un sistema di esponenti negativi di 10.

Nel riquadro sottostante si mostra la misura di una possibile fuga nella sua applicazione industriale così come i suoi equivalenti visivi.

Si considera una bolla con un volume di 1 mm3.

Dobbiamo tener presente che la massima fuga accettabile per un prodotto dipende dalla natura dello stesso oltre al fatto che i sistemi statici richiedono specifiche più restrittive di quelli dinamici.
Per esempio, in un processo chimico dinamico, si può arrivare ad una fuga distinguibile da 10-1 a 1cm3 in C.N.
Ogni fabbricante deve determinare il livello di fuga ammissibile ed effettuare le prove in condizioni simili a quelle di reale utilizzo dato che, sotto altre condizioni di temperatura o di fluido durante la prova il test si falsa.
Le fughe maggiori di 10-1 possono essere individuate attraverso metodi visivi o acustici.
Si deve tenere presente, inoltre, che cercare fughe 100 o 1000 volte inferiori ai limiti accettabili dà luogo unicamente ad una spesa aggiuntiva senza migliorare l’affidabilità del prodotto.
Nonostante ciò, si raccomanda nei test di lavorare con valori due volte superiori a quelli di normale impiego così da ottenere una individuazione di fuga ragionevole.

La nostra soluzione
Il procedimento di impregnazione MUNARI SYSTEM è diretto a risolvere innanzi tutto i problemi di porosità che si creano durante le fusioni.

Il processo tecnologico e le esigenze di mercato hanno infatti indotto i progettisti a realizzare forme sempre più complesse e ad utilizzare leghe sempre più leggere.
Tutto ciò ha comportato l’impossibilità di evitare la porosità dei getti e la necessità di ricercare un procedimento che permettesse il recupero degli elementi difettati.

Con il trattamento anti-porosità il recupero è possibile. Possono quindi essere “salvati” i getti troppo porosi, danneggiati o gli elementi nei quali si vuole preventivamente aumentare l’omogeneità, o la tenuta e la qualità (ad esempio gli avvolgimenti elettrici).

I nostri impianti
Il successo degli impianti Munari nasce dalla combinazione di due grandi vantaggi: da un lato l’incomparabile efficacia e l’effettiva convenienza dei prodotti impregnanti Munari e dall’altro la scelta di realizzare esclusivamente impianti su misura.

Il rapporto che la ditta Munari instaura con ogni azienda interessata alla fornitura è, infatti, anche di tipo consulenziale: nella prima fase si guarda alle esigenze del cliente, che vengono analizzate da un team tecnico-scientifico; poi viene la ricerca e il collaudo dell’impregnante specifico; ed infine la progettazione di un impianto calibrato sui volumi produttivi e sullo spazio disponibile dell’azienda.
La soluzione proposta contiene sempre due possibilità: una “contingente”, che risolve le esigenze reali, e l’altra “di previsione”, dimensionata sulla base delle esigenze potenziali.

Negli impianti Munari è previsto ovviamente l’impiego di impregnanti Munari: competitivi nel prezzo, pratici, resistentissimi, anche ad elevate temperature (700-750 gradi), non tossici e sopratuttto ecologici.
Qualora i prodotti Munari non si rivelassero idonei allo specifico trattamento richiesto dal cliente, si possono utilizzare anche altri impregnanti.