Riporti a caldo più resistenti all’usura.

Dalla rivista:
RMO – Rivista di Meccanica Oggi

Pubblicato il 12 novembre 2002

La tecnologia HVOF

Nel sistema High Velocity Oxy Fuel (HVOF), il riporto è realizzato mediante proiezione termica a “freddo” che usa un gas ad elevata pressione ed alta velocità così da produrre un riporto molto compatto. Il sistema HVOF dispone di una camera di combustione interna dove viene bruciata una miscela di combustibile (gas o liquido) ed ossigeno. I gas risultanti dalla combustione si espandono attraverso un ugello dove essi raggiungono una velocità supersonica. La lega in polvere è introdotta nel gas caldo che si sta espandendo dove è riscaldata e accelerata ad elevatissima velocità verso il metallo base. Con questa tecnologia si ottengono riporti che presentano una forza di adesione al metallo base superiore ai 7 kg/mm2, con spessori di riporto normalmente inferiori a 1 mm. L’utilizzo della tecnologia HVOF sta crescendo essendo usata come alternativa alla cromatura dura. Alcuni dei vantaggi di questa tecnologia nei confronti della cromatura sono: elevata velocità di deposizione; processo in assenza di sostanze tossiche, riporti di elevata densità; possibilità di utilizzare diverse tipologie di leghe; deposito esente da cricche. Alcuni svantaggi abbinati a questa tecnologia sono la formazione di cricche nel riporto sotto tensione e la laminazione, consentendo così l’attacco corrosivo al metallo base. I riporti realizzati con tecnologia HVOF hanno mostrato in generale un’eccellente resistenza all’usura per attrito ed all’abrasione quando le particelle abrasive hanno un basso angolo di impatto rispetto al riporto. Nei casi ove viene richiesta resistenza all’urto oppure spessori di riporto superiori ad 1mm, si devono preferire riporti realizzati col PTA o con Lancia SF Castodyn 8000.

La lancia

Nel processo di proiezione e fusione contemporanea realizzato tramite la lancia SF in abbinamento al cannello ossiacetilenico Castolin Castodyn DS 8000, la lega micropolverizzata di tipo autodisossidante per riporti a caldo viene alimentata in una fiamma ad elevata energia (circa 28 kW), e contemporaneamente proiettata e fusa sul metallo base così da formare un deposito omogeneo e fortemente ancorato al metallo base. Nelle applicazioni industriali realizzate con questa tecnologia, si sono raggiunte velocità di deposizione fino a 9 kg/h con un rendimento di lega depositata del 95%. Poiché questo è un procedimento di brasatura, il sistema è in grado di mantenere la temperatura di fusione della lega, superiore ai 1000 °C, permettendo alla lega di fondere e diffondersi sulla superficie del metallo base opportunamente riscaldato legandosi ad esso metallurgicamente con assenza di diluizione. Per ottenere la massima resistenza all’abrasione ed erosione, come è stato dimostrato, si utilizzano leghe contenenti particelle in carburo di tungsteno in una matrice dura di lega di nickel. La matrice di nickel stessa, studiata per resistere all’usura e corrosione, è principalmente costituita da boruri di nickel e di cromo. Quando questi sono mescolati con particelle di carburo di tungsteno, la matrice gioca anche un ruolo secondario quale legante in grado di tenere le particelle di carburo ben saldate. Alcuni dei vantaggi dei riporti realizzati con sistema Castolin Lancia SF Castodyn 8000 sono: deposito con assenza di diluizione col metallo base; assenza della zona termicamente alterata; nessuna dissoluzione dei carburi presenti nella lega.

Risultati delle prove

Con l’intento di confrontare i possibili comportamenti delle varie tipologie di riporti in servizio, sono state eseguite prove di resistenza all’usura e metallografie di riporti eseguiti con tecnologia HVOF, PTA e Lancia SF Castodyn DS 8000 con il medesimo tipo di lega a base di NiCrBSi con l’aggiunta di carburi di tungsteno, in contrapposizione anche alla cromatura dura e ad acciai laminati a caldo. I risultati sono presentati per un confronto nel grafico riportato di seguito. Come si può constatare, i migliori risultati di resistenza all’usura sono ottenuti dai cosiddetti riporti realizzati con proiezione e fusione contemporanea del riporto, cioè con tecnologie quali PTA o lancia SF con una prevalenza di quest’ultima tecnologia grazie soprattutto alle caratteristiche di assenza di diluizione del riporto col metallo base, ma soprattutto alla capacità di mantenere integri nella loro forma e distribuzione i carburi di tungsteno contenuti nella composizione chimica della lega. Queste migliori caratteristiche di resistenza all’usura, la facilità di utilizzo ed i minori costi di investimento per le attrezzature hanno portato molte officine a specializzarsi in riporti antiusura attrezzandosi per l’esecuzione di riporti per interventi di manutenzione preventiva e curativa per applicazioni antiusura nei settori della perforazione, laterizi, cementifici e cartiere.