Perché l'acciaio per cuscinetti necessita di forgiatura e trattamento termico preparatorio
L'acciaio per cuscinetti al cromo-ad alto contenuto di carbonio come GCr15, coperto dalla norma GB/T 18254 in Cina e dalla sezione dell'acciaio per cuscinetti a sfere e a rulli della norma EN ISO 683-17 a livello internazionale, è altamente legato e indurisce fino a raggiungere una durezza molto elevata. Questa combinazione rende inoltre la struttura della fusione grossolana e chimicamente separata, con i carburi concentrati in bande e ai bordi dei grani.
La forgiatura rompe la struttura fusa e chiude la porosità interna, mentre il trattamento termico preparatorio che segue porta l'acciaio a una condizione morbida, lavorabile e strutturalmente uniforme prima che gli anelli vengano torniti e infine induriti. Saltare o accorciare questi passaggi si manifesta in seguito come distorsione, fessurazione o durata ridotta del cuscinetto.
Dal lingotto alla billetta: ritaglio e ricottura per diffusione
Il percorso inizia con la colata dei lingotti. La parte superiore del lingotto, che contiene il tubo di retrazione e la segregazione più pesante, viene tagliata in modo che il materiale difettoso non entri nel prodotto. Questa fase di ritaglio è decisiva per la qualità del cuscinetto, poiché le inclusioni e le porosità concentrate nel cappello scartato non possono essere rimosse da nessun processo successivo.
Il lingotto tagliato viene quindi sottoposto a ricottura per diffusione, un lungo bagno ad alta-temperatura che consente agli elementi leganti e al carbonio di ridistribuirsi attraverso la sezione. La ricottura per diffusione riduce la macrosegregazione ereditata dalla fusione e ammorbidisce il lingotto sufficientemente per la prima operazione di forgiatura. È un trattamento lento e ad alta intensità energetica, ma produce una struttura iniziale molto più uniforme rispetto allo stesso acciaio fornito come bluma colata continua.
Pratica di forgiatura e segregazione del carburo
La forgiatura viene eseguita in più fasi. Il lingotto viene prima ribaltato e lavorato fino a formare un poliedro in modo che la deformazione agisca in più direzioni, rompendo la rete dendritica e disperdendo i carburi fasciati. Il pezzo grezzo viene quindi forgiato nella sezione di barra o anello richiesta con un rapporto di forgiatura controllato in modo che la deformazione raggiunga il centro della sezione.
Il controllo della temperatura è fondamentale. La temperatura iniziale di forgiatura non deve essere troppo elevata, perché il surriscaldamento ingrossa il grano dell'austenite e può causare bruciature ai bordi del grano; inoltre non deve essere così basso da rendere fragile l'acciaio. Dopo il passaggio finale di forgiatura, il pezzo grezzo viene raffreddato in modo controllato, utilizzando il raffreddamento ad aria dispersa o il raffreddamento a spruzzo, in modo che le reti di carburo non precipitino lungo i precedenti bordi dei grani dell'austenite.
Le parti dei cuscinetti sono comunemente prodotte mediante il processo di forgiatura piuttosto che mediante semplice fusione continua perché il pezzo grezzo forgiato ha una struttura originale più solida e una distribuzione del carburo più uniforme, che è essenziale per la resistenza alla fatica da contatto di rotolamento.
Ricottura sferoidale e controllo del carburo di rete
Dopo la forgiatura e la tranciatura, il materiale viene ricotto sferoidale. Il trattamento mantiene l'acciaio appena al di sotto della temperatura critica inferiore per un lungo periodo e poi lo raffredda lentamente, convertendo il carburo lamellare in piccoli globuli dispersi in una matrice ferritica. Il risultato è una struttura morbida e lavorabile con una distribuzione uniforme del carburo e una durezza sufficientemente bassa per la tornitura, inoltre prepara la struttura in modo che il trattamento di indurimento finale dia una martensite fine e uniforme.
La ricottura sferoidale viene applicata in diverse forme a barre, piastre o blocchi, fili e tubi e agli anelli laminati, poiché la sezione e l'operazione di formatura prevista differiscono. Laddove la forgiatura o il raffreddamento hanno lasciato una rete di carburi lungo i bordi del grano, viene utilizzato un trattamento di normalizzazione per rompere la rete prima della ricottura sferoidale, poiché una rete ininterrotta è difficile da rimuovere in seguito e funge da percorso di cricca.
Punti di ispezione e qualità
Controllare la posizione di ritaglio e scartare il peso, in modo che il tubo termoretraibile sia completamente rimosso.
Registra il ciclo di ricottura per diffusione, perché la sotto-ammollo lascia una segregazione che la fucina non può rimuovere.
Controlla le temperature di inizio e fine della forgiatura, senza riscaldamento che rende grossolana la grana.
Controlla la velocità di raffreddamento post-della forgiatura per evitare reti di carburo ai bordi dei grani.
Verificare la ricottura sferoidale mediante durezza e valutazione metallografica della forma e della distribuzione del carburo.
Valutare le bande di carburo, la profondità di decarburazione e la solidità interna prima che il pezzo grezzo venga rilasciato per la lavorazione.
Domande frequenti
D: Perché la parte superiore del lingotto è tagliata?
Contiene il tubo di restringimento e la segregazione peggiore, che non può essere riparata successivamente nel processo.
D: Cosa si ottiene con la ricottura per diffusione?
Riduce la macrosegregazione e ammorbidisce il lingotto, conferendo una struttura più uniforme prima della forgiatura.
D: Perché il lingotto viene prima ribaltato in un poliedro?
Lavorando l'acciaio in più direzioni si rompe la rete dendritica e si disperdono i carburi fasciati.
D: Qual è lo scopo della ricottura sferoidale?
Produce carburi globulari in una matrice ferritica, abbassando la durezza per la lavorazione e preparando la struttura per l'indurimento.
D: Come vengono rimossi i carburi di rete?
Viene applicato un trattamento normalizzante per rompere la rete prima della ricottura sferoidale.
D: Il percorso di forgiatura costa di più?
Sì, la sequenza del lingotto, della ricottura per diffusione e della forgiatura costa più della colata continua, ma offre una struttura originale migliore e una maggiore affidabilità.
