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Il problema delle microporosità dei metalli
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| 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 impregnazioneed 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. | P
Tipologie delle microporosità nella fusione
dei metalli
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| 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.
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Vantaggi del trattamento anti-porosità
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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
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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.
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| Nel riquadro sottostante si mostra la misura di
una possibile fuga nella sua applicazione industriale
così come i suoi equivalenti
visivi. |
| 10-1
1cm3/10 sec. |
Getto continuo |
| 10-2
1cm3/100 sec. |
10
bolle al secondo |
| 10-3
3cm3/10 ore |
1
bolla al secondo |
| 10-4
1cm3/3 ore |
1
bolla ogni 10 secondi |
| 10-5
1cm3/24 ore |
... |
| 10-6
1cm3/2 settimane |
... |
| 10-7
3cm3/anno |
... |
| 10-8
1cm3/3 anni |
... |
| 10-9
1cm3/30 anni |
... |
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| Si considera una bolla con un volume di 1
mm3. |
Dobbiamo
tener presente che la massima fuga accettabile per un prodotti
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. | |
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