Capitolo 3: La conformità media non significa che non vi siano rischi locali
Nel processo di stampaggio a freddo si riscontra spesso un’anomalia difficile da interpretare:
con lo stesso lotto di materiale, la stessa macchina e lo stesso set di stampi, la maggior parte dei pezzi viene prodotta correttamente, mentre solo pochi presentano occasionali cricche. Anche dopo aver ricontrollato il certificato di qualità del materiale, la composizione chimica, la durezza e la resistenza alla trazione, i risultati risultano comunque conformi.
Molte persone allora si chiedono:
Se il materiale fosse difettoso, perché non si verificano cricche in tutto il lotto?
Il punto cruciale è questo:
il certificato di qualità riporta i risultati rappresentativi del lotto, mentre le cricche nel processo di stampaggio a freddo possono manifestarsi proprio nelle zone più deboli del materiale.
I. Qualche pezzo criccato non implica necessariamente un’anomalia dell’intero lotto
Le cricche nel processo di stampaggio a freddo non sono causate da un’unica ragione.
Dalla laminazione in acciaieria, al trasporto e allo smistamento, fino alla trafilatura e alla riformatura, passando per il taglio del materiale e lo stampaggio vero e proprio, qualsiasi anomalia locale verificatasi in una fase può essere amplificata durante le successive deformazioni intense.
Pertanto, il fenomeno “la maggior parte dei pezzi è normale, solo alcuni presentano cricche” indica generalmente che si è verificato un cambiamento in una condizione locale del materiale o del processo produttivo.
Tale cambiamento potrebbe interessare soltanto un tratto specifico della bobina, un lato della superficie del materiale oppure una breve fase della produzione continua; per questo motivo non si traduce in cricche simultanee su tutto il lotto.
II. I rischi locali possono originare lungo l’intera catena di lavorazione
1. Difetti primordiali generati durante la laminazione in acciaieria
Nel corso della laminazione del filo d’acciaio possono comparire pieghe, orecchie, fessurazioni, inclusioni estranee e altre anomalie superficiali localizzate.
Alcuni difetti non sono evidenti quando il filo si trova ancora in bobina; essi emergono gradualmente solo dopo i processi di decapaggio, trafilatura o deformazione nello stampaggio a freddo. In particolare, nelle aree soggette a elevate deformazioni, i difetti preesistenti possono estendersi ulteriormente lungo la direzione di scorrimento del metallo.
2. Danni meccanici causati durante il trasporto e gli smistamenti
Le bobine e i semilavorati in filo, durante le operazioni di sollevamento, stoccaggio e trasferimento, se sottoposti a urti, attriti o compressioni localizzate, possono riportare graffi, ammaccature o lesioni dello strato superficiale.
Questi danni potrebbero non manifestarsi immediatamente, ma una volta entrati nella fase di stampaggio a freddo, possono diventare punti di concentrazione delle tensioni locali.
3. Danneggiamenti introdotti durante la trafilatura e la riformatura
L’usura degli stampi di trafilatura, le condizioni anomale delle boccole o la presenza di sbavature sui rulli di guida e sugli altri organi ausiliari possono provocare sul filo segni longitudinali continui o intermittenti.
Questi difetti, dopo il processo di fosfatizzazione e saponatura, talvolta non sono facilmente individuabili; tuttavia, durante le forti deformazioni plastiche dello stampaggio a freddo, le zone graffiate possono ulteriormente aprirsi, manifestandosi infine come cricche locali.
4. Anomalie generate nelle fasi di alimentazione, taglio e stampaggio a freddo
Sbavature nelle zone di passaggio del materiale sulla macchina di stampaggio a freddo, usura delle cesoie o degli stampi di taglio, irregolarità nell’ampiezza dello spazio tra le lame: tutte queste situazioni possono danneggiare le estremità o la superficie grezza del pezzo.
Se gli angoli di raccordo dello stampo, la coassialità o la distribuzione delle fasi di lavoro non sono ottimali, oppure se il rapporto di imbutitura in una singola passata e le deformazioni locali risultano eccessivi, anche quando le caratteristiche complessive del materiale sono conformi, alcune zone potrebbero comunque superare la propria capacità reale di deformazione.
5. Tutto’interno del materiale sono presenti zone localmente deboli
La segregazione, le inclusioni grossolane o aggregate, l’omogeneità locale della microstruttura e alcune anomalie metallografiche possono determinare differenze nella capacità di deformazione del materiale in diverse posizioni.
Nella maggior parte delle aree il materiale può fluire normalmente, mentre nelle zone localmente deboli, sotto condizioni di carico complesse, possono formarsi per prime microfratture, che si ampliano progressivamente nelle fasi successive del processo.
Tuttavia, la semplice individuazione di segregazioni, inclusioni o variazioni microstrutturali non dimostra direttamente che il materiale sia la causa della criccazione. È necessario verificare se tali anomalie corrispondono effettivamente al punto di nucleazione delle cricche e alla loro modalità di propagazione.
III. Perché i controlli convenzionali possono comunque risultare conformi?
Un rotolo di filo d’acciaio può raggiungere anche diversi chilometri di lunghezza, mentre le analisi chimiche, metallografiche e meccaniche rappresentano soltanto pochi punti campionati.
Se le anomalie locali non rientrano nei campioni prelevati, i risultati dei test potrebbero apparire perfettamente conformi.
Inoltre, alcuni difetti non derivano dal materiale grezzo fornito dalla acciaieria, ma si generano durante il trasporto, la trafilatura, l’alimentazione, il taglio o la stampaggio a freddo. In questi casi, ripetere la verifica della documentazione originale del materiale difficilmente porterà a una risposta chiara.
Pertanto:
I risultati positivi dei controlli attestano solo che i campioni esaminati soddisfano i requisiti; ciò non significa che ogni punto dell’intero rotolo e ogni fase successiva del processo siano privi di rischi locali.
IV. La vera difficoltà non è elencare le cause, ma individuare il punto di origine
Le cricche occasionali possono derivare dal materiale, oppure dagli stampi, dalle attrezzature e dai processi; talvolta sono causate da difetti locali inizialmente lievi, poi amplificati congiuntamente da elevate deformazioni e fluttuazioni operative.
Le cricche originate da cause diverse possono presentare aspetti superficiali molto simili. Spesso, un semplice certificato di qualità del materiale, un singolo risultato di prova o persino una fotografia della frattura non bastano a stabilire chiaramente le responsabilità.
Il giudizio professionale deve affrontare principalmente il seguente quesito:
Questo richiede una valutazione integrata basata sulla morfologia delle cricche, sulla loro posizione di insorgenza, sulle sezioni specifiche del rotolo, sulle caratteristiche produttive e sulle condizioni operative in sito. Quanto ai dettagli su come effettuare i campionamenti, distinguere le fonti dei difetti e pianificare l’ordine delle verifiche, occorre definirli caso per caso, in base alla struttura del prodotto e alle condizioni reali dello stabilimento.
Punto di vista dell’ingegnere
Che solo pochi pezzi di uno stesso lotto presentino cricche non è contraddittorio.
La laminazione in acciaieria, il trasporto e i cambi di carico, la trafilatura e la rilavorazione, l’alimentazione e il taglio, gli stampi, i processi produttivi e lo stato interno del materiale possono tutti introdurre rischi locali.
Nel terzo capitolo basta ricordare una frase:
L’approvazione dell’intero lotto riflette il livello medio del gruppo; la produzione di serie stabile mette invece alla prova le condizioni peggiori presenti localmente.
- Dove si è originato il difetto, in quale fase del processo;
- Perché colpisce soltanto un numero limitato di prodotti;
- In quali condizioni esso viene amplificato fino a provocare la cricca.
Quando si riscontrano cricche sporadiche, la cosa più importante non è decidere subito se “il problema riguarda il materiale” o “la colpa è del processo del cliente”, ma individuare con precisione la fase in cui il difetto si è formato e quella in cui è stato amplificato. Solo quando le prove saranno tra loro coerenti, le valutazioni di responsabilità e le misure correttive avranno senso.
Se vi trovate di fronte a situazioni in cui la maggior parte dei prodotti di uno stesso lotto funziona correttamente, mentre alcuni pezzi presentano cricche occasionali, potete fornirci il grado dell’acciaio, il diametro del filo, la fase produttiva interessata e fotografie delle fratture. Il Gruppo Creation Group, combinando lo stato del materiale con le condizioni operative in loco, potrà aiutarvi a individuare le priorità di indagine, riducendo i tentativi ripetuti e gli errori tra materiali, stampi e attrezzature.
Anteprima del prossimo episodio
Capitolo 4: «Nonostante un indice di sferoidizzazione conforme, perché la resistenza alla deformazione nel processo di stampaggio a freddo continua a variare?»