Controlli di qualità nei getti in ghisa

Il concetto di qualità, per un getto in ghisa, è piuttosto articolato, essendo esso associato al conseguimento di requisiti minimi relativi alla composizione, alla microstruttura, alla difettologia, alle caratteristiche meccaniche e tecnologiche. I principali sistemi di controllo della qualità nei getti in ghisa sono sinteticamente illustrati di seguito.

Indagini chimiche, microstrutturali, termiche

Analisi della composizione chimica

La composizione chimica, insieme al processo produttivo, determina la microstruttura e quindi il comportamento meccanico e tecnologico di una ghisa. È quindi essenziale poter conoscere, in tempo pressoché reale, il contenuto degli elementi chimici “strategici” per una ghisa, come C, Si, Mg e i vari alliganti.

Indagini microstrutturali

La microstruttura di una ghisa è il frutto della composizione e del processo tecnologico, e determina poi il comportamento tecnologico e le performance meccaniche. Conoscere la microstruttura di una ghisa è quindi essenziale per garantire qualità e costanza dei getti prodotti.

Analisi termiche

Lo sviluppo della microstruttura durante la solidificazione e il raffreddamento di una ghisa è sempre associato a fenomeni di sviluppo o di assorbimento di calore. Mediante l’analisi termica e l’elaborazione del suo output principale (la curva di raffreddamento) è possibile il monitoraggio dell’evoluzione microstrutturale di una ghisa durante il ciclo produttivo.

Prove meccaniche

Prove meccaniche statiche e di durezza

Il punto di partenza per la progettazione di qualsiasi componente industriale è ovviamente costituito dalla conoscenza delle sue caratteristiche meccaniche. È essenziale quindi poter determinare, con prove statiche, resistenza a trazione, la tensione di snervamento, l’allungamento a rottura.

Prove di resilienza (resistenza all’impatto)

La resilienza consiste nella capacità di un materiale di sostenere urti e impatti e, nel momento in cui si inneschi un processo di frattura, riuscire a contrastarne la propagazione. Esistono prove specifiche per valutare la resilienza di un materiale e comprenderne la tenacità.

Prove meccaniche dinamiche

Il cedimento di un materiale può innescarsi per effetto di sollecitazioni cicliche, in grado di indurre sulla superficie e poi far propagare cricche, fino alla rottura. Le prove meccaniche dinamiche (il test di fatica è quello più diffuso) permettono di valutare in laboratorio la resistenza del materiale alle sollecitazioni meccaniche cicliche.

Prove tribologiche

Per effetto di fenomeni di strisciamento, abrasione, contatto, la superficie di un materiale può progressivamente deteriorarsi e, in ultima analisi, usurarsi. Le prove tribologiche consentono di determinare, quasi sempre con modalità comparative, la resistenza all’usura di una lega.

Controlli non Distruttivi (CND)

Controlli mediante ultrasuoni

Tra le varie tecniche di controllo non distruttivo, gli ultrasuoni si segnalano per la capacità di rilevare difetti quali inclusioni e cavità, sfruttando le interazioni tra le onde ultrasonore e le superfici di tali difetti. Le onde vengono riflesse o deviate o attenuate, e opportuni sensori consentono di localizzare il difetto.

Controlli radiografici

I controlli radiografici sono piuttosto comuni nella pratica di fonderia. Sfruttano il fatto che la radiazione X viene attenuata in misura differente a seconda del materiale attraversato. In presenza di porosità, la radiazione non subisce attenuazione e, mediante lastre o schermi opportuni, la porosità viene individuata. Il controllo radiografico, nella sua versione convenzionale, fornisce una informazione bi-dimensionale (appunto la lastra), mentre da qualche anno, mediante i sistemi di tomografia industriale, si possono acquisire anche visualizzazioni 3D della localizzazione dei difetti.

Altri tipi di controlli non distruttivi

Ultrasuoni e radiografia sono i tipi di controlli non distruttivi in fonderia. A questi si affiancano altri metodi. Tra questi si possono menzionare i liquidi penetranti (per individuare la presenza di cricche o difetti affioranti in superficie), le correnti indotte e l’utilizzo di particelle magnetiche.

Controlli in linea

Per garantire la qualità dei getti e l’efficienza del ciclo produttivo è essenziale disporre, in tempo reale, di informazioni relative alla costanza dei parametri di processo. Una volta ottimizzati, questi non devono subire derive o variazioni anomale. I controlli in linea, ad esempio della temperatura, permettono un monitoraggio continuo del funzionamento del processo.

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