Torniamo a parlare dei fattori legati ai processi di fabbricazione dei materiali, che possono portare una molla alla rottura. Durante la produzione dei fili, possono generarsi delle difettosità tali da intaccare la qualità degli stessi: prendiamo in esame quelli che riguardano lo stato superficiale del filo.

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Stato superficiale del filo

In questo ambito si concentrano i difetti responsabili della maggior parte delle rotture di molle dovute al meccanismo della fatica.

Tali difetti si generano sia nella fase di passaggio da billetta a vergella, che nella fase di trasformazione da vergella a filo durante la trafilatura.

I difetti superficiali principali sono i seguenti.

Cuciture

Sono le zone in cui si incontrano i fronti di solidificazione nella billetta. Si prevengono con l’uso di campi magnetici che mettono in rotazione la frazione liquida nella billetta, rendendo uniforme la solidificazione.

Difetti di circolarità

Sono creati dai giochi tra le ganasce di trafilatura da billetta a vergella.

Sono responsabili della formazione di cricche superficiali.

Martensite localizzata

Causata da riscaldamenti localizzati, dovuti a difetti di lubrificazione tra filo e la superficie della trafila.

Corrosione (generalizzata, inter-granulare, pitting)

Compromette l’integrità superficiale, può causare cricche e punti d’innesco delle fratture.

Rigature, sfogliature, ripiegature

Le prime si formano durante la trafilatura per problemi di lubrificazione o velocità di avanzamento.

Le sfogliature si presentano come scaglie sulla superficie della vergella, possono essere dovute alla corrosione o a fenomeni di raffreddamento non uniforme.

Le ripiegature sono sovrapposizione di metallo che avvengono a freddo e quindi creano strati non legati.  Si hanno quando sulla vergella sono presenti bordi di laminazione, che sono delle porzioni di materiale che si creano per estrusione, quando i due semi gusci delle ganasce di laminazione non sono perfettamente aderenti fra di loro e del materiale si insinua nello spazio che si forma tra le superfici. Questo tipo di difetto rientra tra quelli classificati come difetti di circolarità, che si trasformano in una ripiegatura, quando durante la trafilatura questo extra materiale viene ripiegato e schiacciato sulla superficie principale.

Abrasioni a freddo

Incrudiscono il materiale e formano martensite, i cui effetti sono già stati spiegati.

Bruciature

Possono essere presenti sulla vergella, per problemi di molatura sulla billetta.

Cricche

La cricca è una fessurazione che compromette l’integrità strutturale del materiale. Le cricche si trovano sia all’interno del materiale, che sulla sua superficie. Per la resistenza a fatica le cricche superficiali sono sicuramente le più pericolose.

Si possono formare cricche per molti motivi, tra cui i seguenti sono quelli più noti e ricorrenti.

Tempra

A causa di uno scorretto raffreddamento in fase di tempra, il cambio di volume tra austenite e martensite, può creare cricche.

Lavorazioni meccaniche che creano stress meccanico sul materiale

In questo caso le imperfezioni superficiali sono zone d’innesco delle cricche.

Screpolature interne

Dovute a sovra trafilatura, cioè una riduzione della sezione del filo eccessiva oppure ad un surriscaldamento del filo in fase di trafilatura.

Fratture inter-granulari

• Causate da ripiegature, come visto in un punto precedente.
• Causate da cuciture.
• Causate dalla corrosione e dalla corrosione in presenza di uno stato tensionale (stress craking).

In questo articolo e nel precedente si è cercato di fare un elenco il più possibile esaustivo delle difettosità presenti sulla materia prima, analizzando le cause e le fasi d’insorgenza nel processo di produzione dalla fusione al prodotto finito.

Angelo Passarotti

Si laurea in ingegneria elettronica al Politecnico di Milano nel 1992. Dal 2000 lavora al Mollificio Valli come responsabile tecnico commerciale.

Acquisisce negli anni una consolidata esperienza nell’ambito del calcolo e degli aspetti tecnici legati alla produzione delle molle.

Da sempre appassionato di matematica e statistica, ha avuto modo di applicare le sue conoscenze nelle tecniche statistiche di controllo, negli aspetti metrologici e in generale in ambito pratico nei casi di problem solving e miglioramento continuo.