L’industria manifatturiera ha nei decenni appreso come lavorare i metalli e le leghe al fine di ottenere prodotti rispondenti a necessità diverse. Operare su proprietà quali resistenza, elasticità, duttilità, lavorabilità e durezza, attraverso il trattamento termico, ha infatti favorito il miglioramento tecnologico e la diffusione di metalli e leghe metalliche in molteplici settori.
Cerchiamo, innanzitutto, di definire cosa sia il processo di trattamento termico dei metalli, facendoci guidare dall’esperienza e dalle soluzioni proposte da CD Automation per questa applicazione.
Introduzione al trattamento termico
Il trattamento termico può essere definito come una combinazione di operazioni di riscaldamento e raffreddamento a cui viene sottoposto un metallo o una lega allo stato solido per ottenere le condizioni e le proprietà desiderate.
Semplificando al massimo, un trattamento termico classico è composto da una fase di innalzamento della temperatura o riscaldamento, da una permanenza in temperatura o mantenimento e da un raffreddamento fino alla temperatura ambientale o a temperature criogeniche.
Quali sono gli obiettivi?
I trattamenti termici possono essere impiegati per omogeneizzare le leghe in metallo colato, per migliorare la loro lavorabilità a caldo, per addolcire i metalli prima e durante le operazioni di lavorazione a caldo e a freddo oppure per alterarne la microstruttura in modo da ottenere le proprietà meccaniche desiderate.
I trattamenti termici delle leghe metalliche vengono impiegati anche per modificare la struttura chimica superficiale dei materiali. Questa modifica viene generata tramite la diffusione di carbonio, azoto ed altri materiali gassosi o solidi sulla superficie del componente. Questi processi vengono utilizzati per conferire una determinata durezza superficiale e per aumentare la resistenza all’usura, alla corrosione e alle sollecitazioni.
I parametri in gioco
Per scegliere il processo di trattamento termico più adeguato ed efficientare le operazioni è opportuno tenere conto di diversi parametri, tra cui:
- il tipo di lega;
- le necessità di riscaldamento e raffreddamento;
- l’ingresso di lavoro;
- il tempo;
- l’atmosfera;
- la placcatura superficiale;
- la diffusione superficiale.
Affinché i componenti metallici siano adatti per lo scopo previsto, potrebbe essere necessario sottoporli ad una serie di trattamenti di condizionamento e finitura, eseguiti per garantire il puntuale controllo della combinazione richiesta da questi parametri, al fine di ottenere il componente desiderato.
I trattamenti sono eseguiti in forni in cui vengono utilizzati i gas per controllare l’atmosfera del processo. Le atmosfere controllate sono impiegate per ridurre gli effetti dell’ossidazione o per fornire un’atmosfera arricchita per gli effetti chimici superficiali sul componente sottoposto all’operazione.
I metodi di trattamento termico
In base al loro scopo, le operazioni di trattamento termico vengono suddivise in:
- Trattamenti generali. Tra questi figurano: l’omogeneizzazione → eseguita prima dei processi di lavorazione a caldo con lo scopo di uniformare la temperatura di una lega o di ridurre l’effetto di microsegregazione dovuto alla composizione chimica non uniforme.
La ricottura → comprende vari processi di trattamento termico finalizzati ad addolcire le leghe ed aumentare la loro duttilità prima della lavorazione a freddo.
La normalizzazione/ distensione → eseguita allo scopo di eliminare tensioni interne a componenti saldati, fusi o raffreddati rapidamente.
- Trattamenti che alterano la struttura della fase di una lega. Tra questi figurano: l’indurimento → si ottiene riscaldando una lega ad una temperatura predefinita e successivamente temprandola in olio, acqua, aria o utilizzando una speciale tempra a base di polimero.
Il rinvenimento → segue generalmente il processo di indurimento allo scopo di rimuovere gran parte della fragilità acquisita dalla lega, pur conservando la durezza dei componenti.
La tempra a induzione → al riscaldamento rapido con una bobina a induzione segue immediatamente un processo di tempra per indurire la lega metallica. In alternativa, questo stesso processo può essere eseguito mediante contatto diretto di una fiamma incandescente o con tecniche di riscaldamento laser.
- Trattamenti che alterano la struttura chimica superficiale di una lega. Nei processi di cementazione, nitrurazione, carbonitrurazione e nitrocarburazione gli strati superficiali della lega vengono temprati e induriti, esponendo il componente ad un’atmosfera gassosa arricchita di carbonio o azoto, mentre il materiale è sottoposto ad un profilo termico elevato prima della tempra.
- Altri processi specialistici, tra cui: pressione isostatica a caldo (HIP ping) → impiegata per la densificazione di colate e componenti presintetizzati e nella saldatura a diffusione delle leghe. Richiede temperature e pressioni estremamente elevate in un recipiente appositamente progettato.
Sinterizzazione → Molti prodotti con forme a sezione trasversale complessa vengono ottenuti da materiali di base in polvere premuti o plasmati nella forma del componente. La sinterizzazione ha luogo in un ambiente ad atmosfera controllata e viene impiegata per rafforzare il legame dei componenti in polvere compattata in un ciclo di processi con tempi e temperature stabiliti.
Perché ricorrere al know-how di CD Automation?
Come si può intuire da questa panoramica, le diverse tipologie di trattamento termico richiedono conoscenze avanzate nei campi della termotecnica e della scienze dei materiali. Per tale ragione, e al fine di efficientare e rendere sostenibili i processi di trattamento termico dei metalli, risulta indispensabile rivolgersi a partner affidabili, forti di un know-how pluridecennale. È questo il caso di CD Automation, azienda che da oltre trent’anni realizza sistemi intelligenti per il controllo della potenza elettrica tramite contattori statici e termoregolatori industriali per forni per il trattamento termico di metalli e vetro e per: macchine per materie plastiche, packaging, industria alimentare, Oil&Gas e sistemi per la gestione di energie rinnovabili e tradizionali.
Diverse soluzioni per molteplici benefici
Più nel dettaglio, l’azienda produce unità di potenza a tiristori e soft starter di massima qualità, con il supporto, a livello internazionale, di un sistema di filiali e di partner di primaria importanza nel settore della termoregolazione industriale. Attraverso questi prodotti, l’azienda garantisce la riduzione di:
- disturbi sulla linea di alimentazione elettrica,
- riscaldamento dei cavi elettrici,
- perdite di energia.
Il sistema di controllo progettato da CD Automation permette di mantenere i valori di Power Factor prossimi all’1 ed evitare penali sul costo dell’energia.
Non da ultimo, l’azienda si impegna a ridurre le dimensioni del quadro di comando, attraverso l’integrazione di più funzioni in un’unica unità multicanale, rispondendo in tal modo alle esigenze di compattezza, competitività e sostenibilità di processi e prodotti.
Presentazione dell’unità REVO C 3PH
In particolare, per i processi di trattamento termico dei metalli, il team di CD Automation ha prodotto il controllore di potenza universale REVO C 3PH: un’unità ad alte prestazioni, adattabile a tutte le applicazioni SCR, tra cui carichi induttivi, resistenze per forni ad alta temperatura, forni ad infrarossi o UV.
REVO C 3PH è dotato di un microprocessore avanzato che lo rende universale e completamente configurabile via software. L’unità si rivela, inoltre, uno strumento indispensabile in ottica Industria 4.0, grazie alla comunicazione in Ethernet IP e alla comunicazione Profinet integrata, con librerie per ridurre i tempi di integrazione.
Le caratteristiche tecniche
REVO C è l’unità più completa di sempre in virtù della sincronizzazione delle tre fasi, dell’accensione in angolo di fase, della precisione delle misure e del limite di corrente. Il regolatore di potenza trifase dispone infatti di:
- ingressi universali: Analogici 4:20mA / 0:10V ed ingresso SSR configurabili via software.
- Range di corrente da 30 a 2100A.
- Range di tensione 480V, 600V e 690V +/-10%.
- Display di tipo OLED, che garantisce una visione ottimale all’operatore e messaggi user-friendly.
- Potente diagnostica, con messaggi chiari in caso di allarme.
- Tutti i tipi di accensione come standard: Zero Cross, Half Cycle, Single Cycle, Burst Firing, Delayed Triggering, Angolo di Fase e Soft Start.
- Modalità di Controllo Universale: può essere configurato con retroazione su Corrente, Tensione, Potenza o in modalità a Loop Aperto.
- Registrazione dati (data logging) Integrata su scheda di memoria SD con intervalli di memorizzazione programmabili.
- Misura di alta precisione (True RMS Value per V, I e VxI) =< 1%
- Fusibili Integrati a semplice e rapido accesso permettono una riduzione degli spazi nell’armadio ed una maggiore efficienza nella dissipazione del calore.
- Grande protezione in caso di cortocircuito: 100 KA di Short Circuit Current rating (SCCR) fino a 600V. Sovradimensionamento dei Tiristori e delle parti sottoposte a temperature con l’utilizzo di Scambiatori di calore ad alto rendimento.
- Porta USB sul fronte dell’unità: permette la configurazione del REVO C in modo semplice e in condizioni di sicurezza visto che l’unità viene alimentata dalla porta USB stessa.
- Analizzatore di Segnale integrato per una più veloce e facile identificazione delle problematiche di processo.
Vuoi scoprire come rendere più efficienti e competitivi i tuoi processi di trattamento termico dei metalli? Contattaci e prenota una sessione gratuita di consulenza con un nostro esperto. Riceverai proposte strategiche e personalizzate secondo le tue necessità.
