Conoscere i processi di trattamento superficiale delle fusioni metalliche

La fusione dei metalli è una parte essenziale delle industrie moderne. Che si tratti di industria automobilistica, aerospaziale, edile o di beni di consumo, i pezzi e i componenti appena realizzati che escono dagli stampi contengono difetti come sabbia in eccesso, strati di ossido, scaglie, bave e pori. Questi pezzi necessitano di processi di trattamento superficiale per diventare adatti a compiti impegnativi ed esteticamente gradevoli.

La maggior parte degli acquirenti alla ricerca di “getti” non vuole forme semplici. Vogliono forme che possano essere trattate per resistere alla corrosione, all'usura e alle temperature estreme. I processi di trattamento della superficie aggiungono valore a questi getti e aiutano anche a evitare guasti precoci.

Questa guida esaustiva vi aiuterà a comprendere le ragioni, le tecniche comuni e il flusso di lavoro che comporta il trattamento superficiale dei getti. Ingegneri, acquirenti e produttori saranno in grado di acquisire getti migliori.

1. Perché eseguire un trattamento superficiale sui getti metallici?

Il trattamento superficiale migliora la qualità delle fusioni prodotte con imperfezioni e irregolarità superficiali che ne limitano negativamente le capacità funzionali. Le fusioni in ferro o acciaio possono presentare residui di sabbia, mentre le pressofusioni in alluminio possono presentare una piccola porosità o delle fiammate.

Le fusioni in ferro e acciaio non trattate si corrodono più rapidamente in ambienti umidi e chimici. Le fusioni non trattate si corrodono più rapidamente in ambienti umidi o salini.

Le superfici uniformi e prive di contaminanti sono una necessità. Contaminanti come incrostazioni, ossidi e particelle incapsulate sono tutte sostanze che possono indebolire e causare guasti precoci nei rivestimenti.

In alcuni casi, i requisiti sono molto specifici. I componenti dell'industria automobilistica necessitano di un'altissima resistenza all'abrasione, mentre i raccordi dell'industria navale richiedono un'elevata resistenza alla corrosione dell'acqua salata.

I trattamenti superficiali migliorano anche l'adesione di rivestimenti e placcature. Le sollecitazioni possono provocare la delaminazione, la fessurazione o la formazione di bolle nei rivestimenti, spesso a causa di una preparazione insufficiente della superficie.

Gli standard e le garanzie sono in aumento e le industrie iniziano ad avvertire un maggiore onere di aderire a questi standard per evitare prodotti rifiutati, rilavorazioni e guasti sul campo.

Gli ingegneri spesso pongono l'accento sui trattamenti superficiali quando vogliono prolungare la vita utile di un prodotto. Un getto trattato correttamente può migliorare significativamente la longevità di un prodotto anche in condizioni molto difficili.

Esistono anche ragioni estetiche che rendono necessari i trattamenti superficiali su alcuni componenti. La ferramenta architettonica, gli elettrodomestici e i telai dei mobili richiedono superfici attraenti.

Le crescenti richieste di trattamenti superficiali colmano il divario tra l'eccellente fusione e la realtà inferiore dell'affidabilità nell'uso finale.

2. Quali sono alcuni processi comuni di trattamento delle superfici?

Tra le diverse tecniche di preparazione delle superfici, la granigliatura e la sabbiatura sono due delle tecniche più comuni. Un mezzo abrasivo ad alta velocità, come pallini d'acciaio o sabbia, viene indirizzato verso la superficie per rimuovere sabbia, ossidi e altri contaminanti superficiali.

In caso di produzioni massicce, la granigliatura ha prestazioni nettamente superiori e l'introduzione di tensioni di compressione può migliorare la durata a fatica del prodotto. Per questo motivo, la granigliatura è ampiamente utilizzata per le fusioni in ferro e acciaio dei telai automobilistici e delle basi di vari macchinari.

La sabbiatura può essere eseguita su una varietà di geometrie, soprattutto su quelle profonde e con rientranze. La sabbiatura può preparare la superficie del materiale in modo che possa aderire correttamente al rivestimento successivo.

La prima operazione è la lucidatura, seguita dalla molatura. La lucidatura e la rettifica vengono effettuate dopo una prima pulizia. Vengono effettuate con nastri o ruote abrasive che eliminano le bave, le scorie e i piccoli difetti.

In questo modo si ottiene una superficie più liscia, sia come superficie finale che come superficie di tenuta. In questo modo si riduce l'aumento delle sollecitazioni che può indurre una fessura con la quantità di peso applicata più volte a un materiale.

Il rivestimento fosfatico si ottiene applicando chimicamente uno strato di fosfato che può essere utile per incollare la vernice e proteggere dalla corrosione in modo moderato.

Il rivestimento fosfatico è ottimo anche per l'acciaio e le pressofusioni di zinco. È un buon primer per il rivestimento a polvere o la verniciatura di macchinari industriali.

L'anodizzazione riguarda l'alluminio e le leghe di alluminio. Si tratta di un processo elettrochimico che addensa e forma uno strato poroso di ossido di alluminio.

L'ossido di alluminio è incredibilmente duro e altamente resistente all'abrasione. Può anche fornire colori che possono essere utili per l'aspetto e il design di custodie o edifici elettronici.

L'elettroplaccatura è un processo che forma uno strato di metallo e viene eseguito utilizzando una corrente elettrica. Si effettua con zinco, nichel, cromo e rame.

La zincatura protegge le fusioni in acciaio dalla corrosione. La cromatura rende lucida la superficie dei raccordi sanitari e ne aumenta la resistenza all'usura.

La placcatura elettrolitica consente di realizzare depositi uniformi senza l'uso di elettricità. Il rivestimento al nichel-fosforo funziona anche con geometrie complesse e offre uno spessore uniforme, a differenza del metodo di placcatura su tavola di pane.

Questo metodo di rivestimento funziona meglio su geometrie difficili, come fori ciechi o filettati. Inoltre, aumenta la durezza e la resistenza chimica del pezzo da rivestire.

La verniciatura a polvere prevede l'applicazione di polvere polimerica secca, che viene poi indurita in un forno. In questo modo si ottiene uno strato uniforme con un'elevata resistenza alle scheggiature e ai graffi e si forma uno strato resistente per proteggere il pezzo.

La verniciatura a polvere è disponibile in una gamma pressoché infinita di colori e texture ed è particolarmente utile per proteggere le fusioni per esterni di oggetti come pali della luce, griglie o involucri per macchinari con una vita utile di 10-20 anni.

La verniciatura liquida (a umido) offre la massima flessibilità per la fornitura di colori su misura, soprattutto nelle applicazioni a basso volume, e prevede l'uso di primer, finiture e vernici speciali.

Negli ambienti industriali estremi, le vernici impermeabili (epossidiche o poliuretaniche) sono utili per proteggere dalla luce ultravioletta (UV), dagli agenti chimici e dall'abrasione.

La zincatura a caldo offre un mezzo economico per dotare i pezzi di fusione di un livello di protezione dalla corrosione a vita. Il processo di immersione determina uno spesso strato di zinco legato metallurgicamente alla superficie. Lo strato di zinco è sacrificale per la protezione anticorrosione dell'acciaio.

Il processo è ottimale per le fusioni di strutture da utilizzare in ambienti costieri o industriali e, con la giusta tecnica, può resistere alla corrosione per 50 anni, anche con una manutenzione minima.

La passivazione è un processo che può essere utilizzato per migliorare la resistenza alla corrosione dell'acciaio inossidabile o dell'alluminio e prevede la rimozione del ferro libero per lasciare un ossido passivo.

Il processo è molto semplice, prevede un'immersione chimica e serve a prevenire la vaiolatura, contribuendo al contempo a mantenere le condizioni igieniche dei getti utilizzati, per applicazioni alimentari o mediche.

Il trattamento laser e il PVD (Physical Vapor Deposition) sono le opzioni di trattamento più avanzate. Il rivestimento ceramico duro PVD offre un'estrema resistenza all'usura.

La tempra laser è il processo di rafforzamento dei denti degli ingranaggi o delle superfici di usura senza distorsione dell'intero pezzo.

Questi diversi trattamenti dipendono dalle leghe, dalla geometria e dalle prestazioni desiderate del prodotto finale. Inoltre, l'integrazione di diversi trattamenti (ad esempio, granigliatura seguita da rivestimento in polvere) è spesso la più vantaggiosa.

3. Diagramma di flusso del processo di trattamento superficiale delle fusioni metalliche

Il trattamento della superficie viene eseguito in una sequenza che garantisce qualità ed efficienza.

Fase 1. I getti vengono ricevuti e ispezionati. Le fusioni vengono ispezionate visivamente e meccanicamente per verificare se ci sono discrepanze importanti con le dimensioni.

Fase 2. I getti vengono sottoposti a una granigliatura di pulizia o a un trattamento di sabbiatura per rimuovere muffe, sabbia, scaglie o detriti. Il risultato è una superficie dalla consistenza uniforme e ruvida.

Fase 3. Sbavatura e smerigliatura. Gli strumenti manuali o automatizzati rimuovono le scorie, le porte, i rialzi e gli spigoli vivi.

Fase 4. Pretrattamento. Il grasso e l'olio vengono rimossi con un processo noto come sgrassaggio. L'incisione acida, o decapaggio, viene utilizzata per preparare chimicamente la superficie da incollare.

Fase 5. Trattamenti superficiali primari. I trattamenti di protezione del nucleo vengono utilizzati (ad es. anodizzazione (alluminio), zincatura (acciaio) o galvanica) per la superficie dei materiali in base ai materiali utilizzati e ai requisiti.

Fase 6. Trattamenti secondari della superficie. Vengono aggiunti ulteriori rivestimenti di polvere o vernice umida per fornire colore, un trattamento aggiuntivo per migliorare la resistenza alla corrosione o un trattamento aggiuntivo per migliorare la protezione dai raggi UV.

Fase 7: polimerizzazione/asciugatura - La polimerizzazione della polvere o della vernice prevede la cottura in forno. I componenti sensibili possono essere essiccati all'aria o a basse temperature.

Fase 8: Ispezione finale e test - Misurazione dello spessore dei rivestimenti, della qualità dell'adesione (test di cross-hatch o pull-off) e della resistenza alla nebbia salina. Alcuni test possono essere soggettivi.

Fase 9: Imballaggio e spedizione - Per proteggere i getti finiti da eventuali danni durante il trasporto si può ricorrere a imballaggi, casse e all'uso di essiccanti.

Il tipo di colata determina la sequenza precisa. Mentre l'alluminio pressofuso può saltare la pulizia meccanica pesante, la ghisa sabbiata richiede una sabbiatura iniziale aggressiva.

I fornitori interni o integrati migliorano l'efficienza di questo flusso e riducono i danni da movimentazione e i tempi di consegna. Una sequenza adeguata aiuta a evitare potenziali problemi come la formazione di bolle o la scarsa adesione.

4. Quali sono i vantaggi del trattamento superficiale delle fusioni metalliche?

Il vantaggio principale è la maggiore resistenza alla corrosione. I trattamenti superficiali creano una barriera che impedisce la corrosione.

Quando le fusioni sono trattate con zinco o rivestimenti in polvere spessi, possono durare per molti decenni senza subire un deterioramento significativo.

I componenti automobilistici o marini trattati possono durare da due a cinque volte di più rispetto a quelli non trattati.

Le parti che richiedono una sostituzione frequente riducono i tempi di fermo della linea di produzione e i costi.

Alcuni trattamenti superficiali migliorano la resistenza all'usura e all'abrasione dei materiali. La pallinatura crea una superficie di compressione che si aggiunge alla superficie d'impatto del trattamento.

Attraverso milioni di cicli, le masse e l'attrito dei materiali costruiti si ridurranno in oggetti come pompe, valvole e ingranaggi.

È fondamentale che i trattamenti di indurimento superficiale e di distensione creino superfici che riducano al minimo l'insorgere di cricche, in modo che i trattamenti migliorino le prestazioni.

Ciò è particolarmente vero per gli articoli che saranno sottoposti a macchinari pesanti e all'uso aerospaziale, per resistere ai carichi ciclici delle vibrazioni.

I trattamenti superficiali lisci o i rivestimenti decorativi che conferiscono al prodotto una finitura rivolta al consumatore possono aumentare la percezione del valore del prodotto. Questo aumenta anche il prezzo che può essere fissato per gli articoli rivestiti o placcati.

Quando le superfici sono preparate, i rivestimenti aderiscono più forte delle superfici da rivestire. Ciò significa che, anche se sottoposti a urti o a variazioni di temperatura che creano dilatazione, l'adesione alla superficie rivestita viene mantenuta.

Quando le superfici sono trattate, i rivestimenti delle superfici sono progettati per resistere all'usura in modo tale che gli intervalli di manutenzione delle superfici sono di gran lunga superiori a quelli previsti per le superfici non trattate.

I pezzi mantengono la loro struttura durante l'assemblaggio di elementi e componenti con tolleranze strette e una maggiore stabilità dimensionale e deflessione grazie allo scarico delle tensioni durante la lavorazione secondaria.

Con i getti trattati, il produttore non ha bisogno di cambiare le leghe di base per ottenere flessibilità.

I costi del trattamento sono un investimento perché vengono eliminati i costi dovuti a scarti, pezzi rilavorati, resi sul campo, resi in garanzia e/o dovuti alla mancanza di qualità. Il trattamento aiuta a superare i getti realizzati con il metallo trattato, che erano normalmente trattati.

5. Dove posso acquistare fusioni di metallo con trattamento superficiale?

Semplificando i processi di acquisto, le fonderie integrate offrono fusioni metalliche finite con trattamento superficiale, finitura e lavorazione.

Cercate i processi di qualità certificati ISO 9001, IATF 16949 e/o AS9100.

Siti come Alibaba, ThomasNet o made-in-china contengono molte offerte di fornitori; filtrare quelli che elencano le specifiche del trattamento superficiale nelle loro offerte.

Grazie alla loro precisione, alla tempestività del trattamento e ai severi standard di qualità, le fonderie di metalli in Nord America e in Europa sono più costose e più adatte ad applicazioni specializzate, regolamentate o di alto valore. Al contrario, le fonderie di metalli in Asia (Cina, India e Vietnam) sono più accessibili e più focalizzate sulla produzione di massa. Hanno inoltre investito in trattamenti conformi agli standard internazionali.

Fornite le specifiche del trattamento, il tipo di lega, lo spessore del trattamento e i risultati dei test di nebulizzazione salina per richiedere i preventivi.

Richiedete pezzi campione e rapporti di prova di terzi. I fornitori affidabili forniscono le foto dei loro processi, gli elenchi delle attrezzature e le referenze dei clienti senza che venga loro richiesto.

Tenete presente il sourcing ibrido con agenti e/o importatori locali. Essi si occupano della traduzione e della logistica e vi indirizzano verso specifiche fonderie d'oltremare.

Ci sono nomi particolarmente importanti tra questi importatori? Fonderia Fuchun Azienda.

Stabilite per primi i requisiti, come i tipi di materiale, l'esposizione ambientale prevista, gli standard di colore, il volume e il budget. Questo aiuta nella scelta dei fornitori.

Molti dei migliori produttori hanno soluzioni di trattamento personalizzate con combinazioni di sabbiatura + fosfatazione + verniciatura a polvere + ecc.

Iniziare a discutere con il maggior numero possibile di clienti. Valutate e confrontate i tempi di consegna, i preventivi, la comunicazione e la capacità di adattamento.

I getti trattati in superficie vengono forniti completamente assemblati o pronti per l'installazione. Riducono il grado di lavorazione necessario all'interno dell'azienda e garantiscono una qualità costante e affidabile da un lotto all'altro.

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