L’articolo che stai per leggere è una versione abbreviata del trattamento termico di distensione creata per i totem interattivi.
I trattamenti termici sono una lavorazione che modifica il materiale a livello microstrutturale, per questo motivo abbiamo realizzato questi totem, che hanno lo scopo di rendere visibile e palpabile la differenza tra un materiale trattato e un materiale non trattato. A sinistra puoi vedere una micrografia di un materiale non trattato, a destra una micrografia dello stesso materiale trattato ed al centro il campione con i due provini.
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Il trattamento di distensione ha la funzione di eliminare le tensioni residue accumulate nei particolari a seguito di lavorazioni. Questo tipo di trattamento è molto diffuso sui particolari di carpenteria che hanno subito saldature, infatti la saldatura è un processo che crea fortissime tensioni all’interno del materiale.
Una delle cause principali è la dilatazione termica.
Con l’aumentare della temperatura il materiale tende a dilatarsi per via di una variazione dell’oscillazione degli atomi che lo compongono.
Durante il processo di saldatura possiamo notare come la variazione della temperatura influenzi una parte molto ristretta del materiale.
Il materiale d’apporto in forma liquida una volta applicato alla giuntura aderirà al materiale, ma con il raffreddamento la diminuzione di volume andrà a creare grosse tensioni tra il cordone di saldatura e la zona circostante.
Nel processo di saldatura inoltre i differenti cicli termici che si generano fanno sì che il materiale abbia durezze e microstrutture eterogenee; tutti questi fattori in contemporanea compromettono la resistenza meccanica dei componenti saldati, la loro capacità di assorbire urti o sollecitazioni improvvise ed in particolare la loro vita a fatica.
La distensione ha la funzione, attraverso cicli termici, di allentare le tensioni generate dalla saldatura.
Per fare ciò le strutture metalliche saldate vengono inserite in forni opportunamente supportati per permettere il ricircolo dell’aria e per dare loro la possibilità di dilatarsi liberamente.
La temperatura alla quale vengono distesi dipende dalla tipologia di materiale anche se generalmente, per i gli acciai da costruzione più utilizzati, si tratta di un range di temperature compreso tra i 550 e i 650°C.
Una volta raggiunta la temperatura di distensione è necessario mantenerla affinché tutto lo spessore del componente la possa raggiungere in modo omogeneo, questo tempo “di mantenimento” varia a seconda degli spessori e viene calcolato attraverso semplici formule matematiche.
Alla temperatura di distensione l’acciaio risulta essere estremamente più malleabile, per questo motivo spesso le tensioni residue derivanti dai cicli di saldatura sono sufficienti a deformare plasticamente il componente saldato che a questo punto rilascia le sue tensioni.
Il trattamento termico di distensione quindi tenderà a deformare i particolari proporzionalmente alla quantità di tensioni accumulate dal metallo nella sua “storia costruttiva”.
Una volta dato al metallo il tempo di scaldarsi omogeneamente e di scaricare tutte le tensioni interne, si passa alla fase di raffreddamento la quale dovrà avvenire in maniera sufficientemente lenta da garantire che tutta la struttura si raffreddi in modo omogeneo. La fase di raffreddamento è la fase più lenta e delicata di questo trattamento, poichè un raffreddamento disomogeneo potrebbe generare nuove tensioni residue nel materiale.
Siccome non esistono metodi semplici, veloci e poco costosi che assicurino la corretta esecuzione della distensione è importante che tutto il processo avvenga in maniera molto controllata, ad esempio applicando più sensori di temperatura nelle diverse zone del pezzo in modo da garantire l’omogeneità durante tutte le fasi del trattamento.
Terminato il trattamento otterremo dei pezzi sostanzialmente esenti da tensioni residue quindi con una resistenza meccanica maggiore, una maggior resilienza ed una elevata vita a fatica.
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