I trattamenti termici degli stampi in pressocolata

Al termine del convegno, i partecipanti hanno visitato i reparti sottovuoto/rivestimenti PVD della TTN a Nerviano (MI).
Al termine del convegno, i partecipanti hanno visitato i reparti sottovuoto/rivestimenti PVD della TTN a Nerviano (MI).

Lo scorso marzo T.T.N. S.p.A. (Nerviano, MI), impresa che da quasi 40 anni si occupa di trattamenti termici e termochimici, ha organizzato un incontro per analizzare le conseguenze di differenti cicli termici sugli acciai per utensili. Si è trattato di una vera e propria “giornata di studio”, svoltasi in un hotel poco distante dalla sede generale, dove è stato possibile ospitare tutti i presenti all’evento. La proposta, rivolta ai tecnici e agli esperti di settore, ha permesso di mettere in risalto i vantaggi dei processi di bonifica delle matrici per pressocolata mediante due differenti metodologie di spegnimento: gas e sale.

Stefano Semenzin, responsabile commerciale della divisione trattamenti termici sottovuoto/sale, ha chiarito immediatamente: «È possibile condizionare in modo sensibile le caratteristiche di durata e resistenza di uno stampo applicando al ciclo di bonifica delle matrici, un corretto mezzo di spegnimento».

Forno verticale sottovuoto presso gli stabilimenti di Nerviano (MI) di TTN S.p.A.
Forno verticale sottovuoto presso gli stabilimenti di Nerviano (MI) di TTN S.p.A.

Benefici a tutto tondo
La pressocolata di leghe leggere richiede, per esigenze dovute alle ripetute sollecitazioni termomeccaniche, che le attrezzature di stampaggio siano performanti in termini di resistenza meccanica e chimica, requisito questo imprescindibile per la durata delle parti stampanti poste all’interno dell’attrezzatura.

«T.T.N. – riprende Semenzin – è in grado di fornire ai suoi clienti qualsiasi processo termico e termochimico per il trattamento degli stampi nel settore della pressocolata. Parliamo di trattamenti di ricottura, bonifica, ossidazione, rivestimento in PVD, distensione, ecc. T.T.N. racchiude al proprio interno tutto il know-how necessario, sia in termini di conoscenze, sia in termini di impianti e attrezzature, per portare qualsiasi stampo in produzione. Per questo motivo siamo nella condizione di consigliare i nostri clienti quale sia il migliore trattamento da eseguire e come risolverne i diversi problemi produttivi».

Proprio in virtù di tale esperienza “a 360 gradi” i tecnici della T.T.N. hanno cercato di spiegare agli ospiti del convegno che oggi è possibile offrire una duplice soluzione di trattamento termico di bonifica degli stampi in relazione alla loro conformazione geometrica e criticità morfologica: 1) tempra sottovuoto con spegnimenti in gas; 2) tempra sottovuoto con spegnimento in bagni di sale.

Estrazione delle matrici da un forno sottovuoto.
Estrazione delle matrici da un forno sottovuoto.

Tra le due soluzioni, è soprattutto il secondo processo, quello cioè di spegnimento in bagni di sale, che oggi garantisce i risultati migliori. L’ing. Andrea Magistrelli, responsabile tecnico reparto sottovuoto/sale, è entrato subito nel dettaglio tecnico: «Il raffreddamento in doppio bagno di sale consente di abbinare i vantaggi del trattamento sottovuoto a quelli del bagno in termini di contenimento delle deformazioni e delle caratteristiche metallurgiche, anche su particolari di grosse dimensioni».

Più in generale, sono molti i vantaggi che si ottengono bonificando gli acciai mediante tempra con spegnimento in bagni di sale rispetto allo spegnimento a gas. In particolare, è possibile garantire ottime proprietà meccaniche e metallurgiche, salvaguardando le deformazioni e riducendo al minimo i rischi di rottura, soprattutto su stampi di grandi dimensioni e alto spessore.

Stefano Semenzin, responsabile commerciale della divisione trattamenti termici Sottovuoto/Sale di TTN.
Stefano Semenzin, responsabile commerciale della divisione trattamenti termici Sottovuoto/Sale di TTN.

Semenzin aggiunge: «Lo studio dei fenomeni fisici insegna che un gas ha un potere dissipante di gran lunga inferiore rispetto a un liquido. Si pensi, per esempio, al momento in cui un uomo esce all’aria aperta alla temperatura di 4°C e prova certamente una sensazione di freddo, ma la sensazione di freddo sarà molto più intensa qualora si getti in acqua alla temperatura di 4°C». Il maggior potere dissipante dei bagni di sale, dunque, consente un raffreddamento assai più rapido rispetto a quello in gas, il che assicura all’acciaio una struttura più omogenea tra la pelle e il cuore del materiale, con conseguente maggiore durata delle matrici nei processi di pressocolata. «Lo spegnimento in bagni di sale – precisa Magistrelli – garantisce una struttura migliore del materiale, e tale trattamento è sempre consigliato, soprattutto per matrici di pressocolata con spessori superiori ai 150 mm, o che presentino importanti variazioni di spessore. Lo spegnimento in gas verrà quindi impiegato per spessori più bassi e morfologie semplici e piatte ».

L’ing. Andrea Magistrelli, responsabile tecnico reparto sottovuoto/sale di TTN.
L’ing. Andrea Magistrelli, responsabile tecnico reparto sottovuoto/sale di TTN.

Quanto è diffusa, nel mondo degli stampisti, la conoscenza di questo tipo di trattamento termico? Magistrelli: «Abbiamo organizzato questa “giornata di studio” proprio per divulgare al meglio questa nuova tecnologia di bonifica degli acciai. Si tratta di un processo che a noi trattamentisti viene a costare circa il 20% in più rispetto all’analogo processo con spegnimento in gas, tuttavia i benefici sono talmente tanti e tali da giustificare questo aggravio di costi. Oltretutto, questi costi aggiuntivi non vengono fatti ricadere sui nostri clienti, dunque stampisti e fonderie possono ricavarne solo vantaggi. T.T.N. si riserva di scegliere, per i propri clienti, il migliore trattamento termico e termochimico in funzione del tipo di stampo e di prodotto finale da ottenere».

È possibile quantificare i benefici del trattamento di tempra con spegnimento in bagni di sale? Stefano Semenzin: «Sì. La risposta la troviamo nei risultati che si ottengono verificando la struttura metallografica e il valore di resilienza ottenuti studiando i fenomeni che avvengano nelle aree più profonde delle matrici bonificate. Per eseguire i test necessari, forniamo sempre ai clienti che lo richiedono una linea guida per realizzare correttamente i provini necessari».

Il fondatore della TTN, Ernesto Pirovano, con i figli Marco ed Elisabetta.
Il fondatore della TTN, Ernesto Pirovano, con i figli Marco ed Elisabetta.

Ripartire dalla metallurgia
La visita alla sede produttiva di Nerviano è anche l’occasione per scambiare due chiacchiere con Ernesto Pirovano, colui che fondò l’azienda nervianese nel 1978 e che ancora oggi è alla guida dell’impresa assieme ai figli Marco ed Elisabetta.

«T.T.N. – sottolinea Pirovano – sta attualmente attraversando una fase molto positiva, soprattutto nei reparti di trattamenti sottovuoto e dei rivestimenti in PVD. Nel biennio 2014-2015 siamo cresciuti quasi del 30%, crescita in gran parte dovuta al settore della pressocolata in cui abbiamo acquisito nuovi clienti. Lo stesso trend di incremento lo ritroviamo al termine del 1° trimestre dell’anno in corso; anno che fornirà alla nostra azienda linfa nuova per far sì che i nostri clienti abbiano sempre il meglio a cui aspirare».

Quali sono i motivi di tale crescita? «Innanzitutto, la diversificazione dei settori di sbocco e dei trattamenti. Inoltre, noi investiamo da sempre in ricerca e sviluppo, oltre che nella competenza dei nostri uomini. Nel nostro staff qui a Nerviano sono presenti 8 laureati di cui 4 in fisica, i quali supportano a livello teorico il nostro folto gruppo di periti e tecnici. A noi piacciono le sfide, i casi difficili; non ricerchiamo i numeri a tutti i costi, proviamo piuttosto a progredire e a ideare soluzioni nuove nel nostro settore».

Più in generale, come giudica l’attuale fase di mercato? «Le grandi case automobilistiche fanno il bello e il cattivo tempo e ormai “costringono” gli stampisti a lavorare in maniera difficile: tempi sempre più stretti, prezzi sempre più bassi, qualità immutata, anzi superiore. È chiaro che a queste condizioni molte aziende sono “strozzate”, in quanto i margini di guadagno si sono drasticamente ridotti se non annullati. Ritengo insomma che in questa fase la qualità e la tecnologia che sono alle spalle di uno stampo non siano retribuite nel modo giusto, ed è un peccato perché in fatto di stampi l’Italia non è seconda a nessuno».

Quali potrebbero essere le soluzioni? «Le ricette per aumentare la competitività delle nostre imprese sono note a tutti. Io vorrei semplicemente porre in evidenza che nel nostro settore il costo dell’energia, che incide moltissimo sulle spese di produzione, è esageratamente elevato. Se ENI avessi rinunciato a parte dei suoi grandi ricavi per alleggerire le tariffe dell’energia e del gas, nell’ambito della pressofusione, e non solo, oggi avremmo più investimenti e più posti di lavoro. Occorrerebbe che le PMI italiane, che costituiscono l’asse portante della nostra economia, si mettessero insieme e facessero valere unite le loro voci».

C’è qualche altro aspetto che vuole mettere in risalto? «Oggi produrre acciaio è un mestiere difficile e complesso. La pressofusione esige acciai della massima qualità, ma non sempre è possibile ottenere la perfezione; questo significa, da una parte, che occorre fare riferimento ad acciai la cui qualità sia all’interno di una gamma di tolleranze restrittive, dall’altra, che è assolutamente indispensabile trattare l’acciaio mediante processi termici e termochimici al massimo della qualità».

Quale futuro immagina per il mondo della pressofusione italiana? «Se l’industria italiana vuole ripartire, come dimostrano alcuni recenti casi, deve investire nella metallurgia di qualità. Non solo: occorre investire anche nella formazione professionale, a partire dalla scuola. Dobbiamo, cioè, fare partecipare studenti e allievi a progetti concreti, di grande valore innovativo, e superare programmi vecchi e ormai obsoleti. Dobbiamo puntare su attività ad alto valore aggiunto e su reali progetti di ricerca: solo così avremo chimici, ingegneri, fisici, ma anche periti, operatori, addetti, che ci permetteranno di rimanere protagonisti nel settore. Noi, per esempio, abbiamo di recente assunto 3 ragazzi che hanno preparato la loro tesi di laurea in T.T.N. Insomma, non c’è che una strada: investire nella formazione e nella metallurgia di qualità».

Impianto bonifica con spegnimento in bagni di sale.
Impianto bonifica con spegnimento in bagni di sale.

Ossidazione e rivestimenti in PVD
Durante il convegno, oltre alla tecnologia di tempra sottovuoto mediante spegnimento in bagni di sale, sono stati trattati altri temi di notevole interesse, grazie agli interventi di Donato Mattavelli, responsabile metallurgico del Gruppo TTN, e del Federico Lanzoni della divisione rivestimenti PVD. In particolare, è stato approfondito il trattamento di ossidazione, utilizzato nella fase di “start-up” dello stampo al fine di creare una barriera di protezione (costituita da ossidi di ferro) tra l’acciaio della parte stampante e l’alluminio fuso. Inoltre, è stata discussa l’utilità dei rivestimenti superficiali PVD, i quali permettono la riduzione dell’usura dei componenti, la diminuzione del coefficiente d’attrito, la formazione di uno scudo inerte contro gli attacchi termo-chimici della lega fusa e la costituzione di una barriera termica tra parte stampante e la lega stessa. In particolare, è stato spiegato come la tecnologia “hybrid coating multi-tech” messa a punto da T.T.N., tecnologia che alterna due differenti processi di deposizione PVD, assicura un ottimo bilanciamento tra adesione e consistenza del rivestimento, il che significa maggiori benefici in termini di rugosità, coefficiente d’attrito e porosità.

Trattamenti certificati
T.T.N. esegue i propri trattamenti di bonifica seguendo indicazioni dirette delle acciaierie che ne richiedono una specifica esecuzione; non a caso T.T.N. è tra le aziende trattamentiste che rilascia certificati e opera in conformità alle richieste delle maggiori acciaierie europee che operano nel settore della pressofusione.

Una fase dello spegnimento in bagni di sale.
Una fase dello spegnimento in bagni di sale.

Competenza a tutto tondo
La T.T.N. S.p.A. (Nerviano, MI) opera da oltre un ventennio nel settore dei trattamenti termici con un’attenzione costante allo sviluppo e all’applicazione delle più moderne tecnologie divenendo impresa di riferimento sul mercato. Attualmente vede impiegate oltre 430 persone distribuite tra le varie società del gruppo.
La divisione dedicata ai trattamenti sottovuoto rappresenta un settore in forte crescita per il gruppo, in termini di investimenti volti sia all’innovazione impiantistica sia allo sviluppo di un sistema di qualità aziendale, con una gestione quasi completamente informatizzata dei cicli di trattamento e della produzione.
 L’integrazione tra i reparti di nitrurazione ionica e quello di rivestimento PVD, ha permesso la messa a punto e l’affinazione di cicli di rivestimento adeguati su acciai da utensili, in modo da ottenere le migliori caratteristiche metallurgiche in funzione del successivo rivestimento superficiale.

Gli impianti installati in T.T.N. offrono la possibilità di coprire tutto lo spettro dei trattamenti sottovuoto, da quelli con raffreddamento “standard” con azoto fino a 10 bar, a quello con raffreddamento con elio fino a 20 bar, sino a quelli con il raffreddamento in bagni di sale. Tutti gli impianti sono collegati a un sistema di gestione dati che consente la programmazione dei cicli da PC e la registrazione dei diagrammi termici.

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