Lavorazione dei metalli: il processo di estrusione

Le lavorazioni plastiche e il taglio delle lamiere in ambito industriale prevedono una serie di fasi molto importanti, come ad esempio la trafilatura e la laminazione: che cos’è invece l’estrusione? Questa lavorazione consiste essenzialmente nel far passare un metallo che si trova allo stato plastico attraverso una matrice di forma determinata. Essa viene applicata solitamente alla maggior parte dei metalli di tipo non ferroso in modo da ottenere delle barre, dei tubi e dei profilati vari. Gli elementi essenziali in questo caso sono quattro, vale a dire la matrice, il mandrino, il lingotto e la barra estrusa. I materiali in questione vengono considerati plastici per l’estrusione stessa quando vi sono delle pressioni comprese tra le tre e le cinque tonnellate per centimetro quadro.

Metallurgia: il ruolo dei convertitori

Il convertitore che viene utilizzato in ambito metallurgico ha una forma tutta particolare, piuttosto simile a una specie di rombo: il materiale con cui viene realizzato è refrattario e rivestito di lamiera, inoltre esso è girevole intorno a un asse orizzontale. Una volta che è stata introdotta la ghisa liquida alla temperatura di 1.300 gradi, il convertitore stesso si dispone con l’asse verticale, mentre dal fondo bucherellato viene immessa una corrente di aria a 2,5 atmosfere, la quale ha il compito di rimescolare in maniera opportuna il liquido e di bruciare il silicio, la manganese, lo zolfo, il fosforo, il carbonio e anche un po’ di ferro. Alla fine, poi, vi si aggiunge una certa quantità di ghisa manganesifera in modo da dare il voluto tenore di carbonio ed eliminare al contempo l’ossido di ferro che si è venuto a formare a causa della corrente d’aria in questione.

Accorgimenti metallurgici: i materiali finiti a dovere

Ci sono degli accorgimenti metallurgici ben precisi per riuscire a rendere i materiali metallici, come si dice, “finiti a dovere”: le fasi sono diverse, quindi vanno analizzate caso per caso. Prima di iniziare la fusione vera e propria del metallo, si devono scegliere e raggruppare in maniera razionale le materie prime (minerali, rottami, ferro-leghe e correttivi), in base al loro grado di omogeneità e di purezza. Successivamente, durante la fusione stessa, si procede col controllo chimico, in modo da condurre la desolforazione e la dissodazione massima, senza dimenticare la cosiddetta “colata non affrettata”. Durante la colata, poi, si utilizzano delle lingottiere calde, così da poter ritardare quanto più possibile il processo della solidificazione del prodotto e dare quindi modo ai gas e alle altre inclusioni non metalliche di venire a galla.

Acciaio: le varie fasi del rinvenimento

Il rinvenimento dell’acciaio consiste anzitutto nel riscaldamento al di sotto dell’inizio della trasformazione a caldo del metallo stesso: quest’ultimo, comunque, deve avere subito in via preventiva una tempra, così da far avvenire parzialmente o totalmente le trasformazioni strutturali che la tempra stessa ha ostacolate. Gli scopi di questo procedimento sono tre: prima di tutto, lo si attua per eliminare le tensioni interne ed effettuare una stabilizzazione della struttura, così da evitare successive pregiudizievoli deformazioni. Inoltre, si possono ridurre la fragilità e la rigidità che si riferiscono alle strutture di tempra di grande durezza.

La malleabilizzazione industriale delle ghise

Nell’ambito del trattamento termico delle ghise occorre prestare la massima attenzione al procedimento della malleabilizzazione. Esso consiste in pratica in una lunga ricottura al di sopra dell’inizio della trasformazione a caldo di getti di ghisa bianca, di composizione adatta e privi completamente di carbonio grafitico; il passaggio successivo è rappresentato da un raffreddamento piuttosto lento fino a 650 gradi circa. La ghisa che viene ottenuta in questa maniera viene detta “malleabile a cuore a nero”, mentre il metodo appena menzionato si dice “americano”.

Metallografia microscopica: come analizzare i metalli industriali

La metallografia microscopica consiste sostanzialmente in un esame dei costituenti di un campione di metallo appunto: i costituenti in questione vengono posti in evidenza attraverso la spianatura e la lucidatura della superficie, senza dimenticare altre due fasi fondamentali, vale a dire l’attacco con degli opportuni reattivi e l’osservazione microscopica, seguita spesso dalla documentazione fotografica. Lo studio con piccoli ingrandimenti si chiama in gergo “macrografia” e serve proprio per osservare le forti eterogeneità che possono essere presenti, così come le soluzioni di continuità, in modo da riuscire a rilevare delle segregazioni, delle liquidazioni, delle disposizioni delle fibre e i correlativi sistemi di lavorazione.

Metallurgia: la fabbricazione delle lime

La fabbricazione delle lime richiede un procedimento piuttosto particolare che va spiegato nel dettaglio. Anzitutto, è necessario riscaldare delle barre, profilate secondo la sezione della lima che si vuole ottenere, in degli appositi forni a nafta o a carbone; quindi, si fucinano, in modo da ricavare il codolo e dare la conseguente forma. Comunque, è sempre preferibile stampare al maglio e non oltrepassare la temperatura di fucinatura, la quale è compresa tra i 750 e i 950 gradi. Nella fase successiva, poi, si cuoce nuovamente al di sopra del punto critico superiore per almeno tre ore e quindi si lascia raffreddare in maniera piuttosto lenta nel forno.

Trattamenti termici: la cementazione degli acciai

La cementazione, o carburazione, degli acciai consiste nell’incrementare il loro tenore di carbonio, partendo dagli strati superficiali, mediante la diffusione in mezzo carburante. Lo scopo specifico di tale operazione è quella di conferire alla superficie dell’acciaio dolce grande durezza, mentre l’interno riesce a conservare una buona tenacità, ottenendo così resistenza all’usura, agli urti e alle sollecitazioni alterne. La cementazione viene ad essere impiegata quando l’utilizzo dell’acciaio ad elevato tenore di carbonio sarebbe di ostacolo alla buona riuscita dell’operazione di tempra per la forma e per le dimensioni dei pezzi.

Materiali conduttori: l’utilizzo del rame

La tecnologia delle costruzioni elettromeccaniche non comprende soltanto i materiali isolanti, ma anche molto altro. Ad esempio, meritano un’ampia trattazione anche i cosiddetti materiali conduttori. Il rame è senza dubbio il materiale più utilizzato in questo senso: esso viene estratto ovviamente per via metallurgica dai suoi minerali (cuprite, malachite, azzurrite e calcoprite) e poi raffinato in un secondo momento per via elettrolitica. Occorre una grande purezza nel rame: delle sostanze eterogenee, come il piombo, il ferro, l’oro e l’argento, anche se in piccole quantità, ne aumentano la resistenza elettrica, un altro elemento di cui bisogna tenere conto. I conduttori che vengono maggiormente sfruttati, inoltre, si presentano sotto diverse forme.

Fonderia: le forme a secco e a verde

Nei getti di fonderia in cui la massa di metallo liquido che entra nelle forme è rilevante, vi è spesso la necessità di sottoporre le terre a una ulteriore lavorazione meccanica. Inoltre, le forme in questione devono essere sottoposte a essiccazione, ovvero portate in un ambiente chiuso (solitamente una stufa) in cui passa aria calda asportando come vapore acqueo l’umidità che è contenuta in esse (compresa tra il 7 e il 10%): tutte le anime, siano di terra e di sabbia agglomerata, vengono portate alla stufa, le prime per l’essiccazione, le seconde invece per la cottura, la quale non è altro che la trasformazione chimica dell’agglomerante.