I clienti spesso non cercano una "bassa durezza", ma piuttosto una maggiore facilità di formatura.
Quando si lavora con materiali per la stampaggio a freddo, capita spesso di sentire dai clienti una frase molto comune:
"Questo materiale potrebbe essere un po' più morbido?"
Alcuni clienti non specificano una durezza precisa, ma chiedono semplicemente "più morbido, per una migliore formatura"; altri desiderano passare da 90 HRB a poco più di 80; altri ancora insistono:
"È possibile arrivare a 75 HRB?"
All'apparenza sembra semplice: se un materiale duro è difficile da lavorare, basta renderlo più morbido.
Ma davvero un materiale più morbido è sempre meglio?
La risposta è:
No.
In realtà, ciò che i clienti cercano non è tanto un valore numerico particolarmente basso di durezza, quanto piuttosto le parole che si celano dietro quel numero:
facilità di stampaggio, lavorabilità e stabilità.
I. Perché i clienti insistono sempre nel dire "più morbido"?
Questa richiesta è in fondo facile da comprendere.
Un impasto troppo duro è difficile da modellare; se è più morbido, diventa naturalmente più facile da formare.
Anche l'acciaio segue lo stesso principio.
A parità di altre condizioni, quando il materiale presenta alta resistenza e alta durezza, la deformazione a freddo richiede generalmente carichi maggiori. In produzione, questo si traduce in un aumento del carico sull'attrezzatura, in sollecitazioni più elevate sugli stampi, in una minore fluidità del materiale e in difficoltà maggiori nella regolazione dei macchinari.
Ecco perché i clienti dicono:
"Fatemi un materiale più morbido."
Molte volte, però, non stanno affrontando questioni di scienza dei materiali, ma ci stanno comunicando semplicemente:
"Voglio che questo prodotto sia più facile da realizzare."
Ed è proprio qui che nasce il problema.
Perché la facilità di produzione non dipende solo dalla durezza.
II. Un materiale a 80 HRB è sempre migliore di uno a 85 HRB per lo stampaggio a freddo?
Non necessariamente.
Supponiamo di avere due bobine dello stesso tipo di materiale:
Materiale A: 80 HRB
Materiale B: 85 HRB
Osservando solo i valori numerici, la prima reazione di molti sarebbe scegliere quello a 80 HRB.
Tuttavia, se la bobina a 80 HRB presenta una microstruttura non uniforme e una superficie scarsa, mentre quella a 85 HRB ha una microstruttura omogenea, una buona finitura superficiale e una lavorabilità costante, il risultato effettivo dello stampaggio a freddo potrebbe non essere migliore con il materiale a 80 HRB.
Il motivo è semplice:
La macchina per lo stampaggio a freddo non lavora con un singolo valore indicato dal durometro, ma con un intero rotolo di materiale reale.
Essa deve confrontarsi con la resistenza, la duttilità, la microstruttura, la superficie, la lubrificazione, l'indurimento da deformazione e la coerenza di tutte queste proprietà lungo l'intero rotolo.
Quindi la durezza è importante, ma rappresenta solo uno degli indicatori.
Ridurre il valore HRB non equivale automaticamente a migliorare le prestazioni nello stampaggio a freddo.
III. Un materiale troppo duro è difficile da lavorare, ma anche uno troppo morbido può presentare problemi
Questo aspetto viene spesso trascurato.
Un materiale eccessivamente duro può comportare un aumento del carico di formatura e dell’onere sullo stampo, oltre a ridurre il margine operativo per i prodotti soggetti a grandi deformazioni.
Di conseguenza, si potrebbe pensare:
Allora rendiamolo ancora più morbido.
Tuttavia, il materiale deve affrontare anche le fasi successive della produzione.
Alcuni prodotti, dopo la tranciatura a freddo, devono essere torniti, forati o lavorati tramite macchine CNC; altri richiedono cementazione, tempra e bonifica o altri trattamenti termici.
Se, al fine di ottimizzare una singola fase di tranciatura a freddo, si cerca esclusivamente la durezza minima, si potrebbe risolvere il problema di quella fase, ma creare nuove difficoltà nelle fasi successive della lavorazione.
Quindi, ciò che davvero bisogna ricercare non è:
la durezza minima.
bensì:
lo stato del materiale più adatto all’intera linea di produzione.
Questi due concetti sono completamente diversi.
IV. La ricottura sferoidizzante non è una gara a chi riesce a ottenere il materiale più morbido
Quando i clienti chiedono un materiale più morbido, spesso aggiungono anche:
«Allora effettuiamo un’ulteriore sferoidizzazione».
La ricottura sferoidizzante è effettivamente un metodo importante per migliorare la lavorabilità a freddo di alcuni acciai a medio tenore di carbonio, degli acciai legati e degli acciai ad alto tenore di carbonio.
Tuttavia, l’obiettivo principale della sferoidizzazione non riguarda soltanto la durezza.
Maggior attenzione va posta alla struttura interna del materiale:
- quale sia la morfologia dei carburi;
- se la distribuzione sia uniforme;
- se siano presenti grani grossolani evidenti;
- se lo stato superficiale e quello interno siano coerenti;
- se lo stato del materiale sia stabile lungo tutto il rotolo.
È come cucinare il riso.
Non basta aggiungere sempre più acqua: solo quando il risultato è di giusta consistenza e omogeneo in tutta la pentola, il piatto risulta gustoso.
Lo stesso vale per i materiali.
Un valore basso di durezza, se associato a una microstruttura non ottimale, ha scarso valore ingegneristico.
Pertanto:
lo scopo della sferoidizzazione è ottenere una microstruttura idonea alle lavorazioni successive, e non semplicemente raggiungere il valore HRB più basso possibile.
5. "Se 90 è possibile, perché 75 non lo è?"
Questa è una domanda molto comune in sede di discussione.
Ad esempio, un certo acciaio legato a medio tenore di carbonio attualmente ha una durezza di circa 90 HRB e il cliente vorrebbe che fosse ancora più morbido.
85?
80?
Infine potrebbe chiedere direttamente:
"È possibile ottenere 75?"
Dal punto di vista dell'acquisto, questa logica sembra abbastanza naturale:
Se si può ridurre da 90 a 85, e poi da 85 a 80, non si potrebbe continuare fino a 75?
Ma i materiali non sono come la temperatura di un condizionatore.
Non basta premere il tasto "-" per abbassarla sempre più.
Ogni tipo di acciaio ha una composizione chimica e una microstruttura proprie, e la durezza finale ottenibile dipende anche da fattori quali le dimensioni del materiale, la struttura iniziale, lo stato termico e i processi successivi di lavorazione.
Pertanto, quando ci si avvicina ai limiti tecnologici ragionevoli del materiale, scendere ulteriormente non è semplicemente questione di ottimizzare ancora un po' il processo.
In questi casi, la risposta professionale non dovrebbe essere:
"Sì" o "No".
Bisognerebbe invece chiedere innanzitutto:
"Perché è necessario proprio 75 HRB?"
Perché la risposta a questa domanda è molto più importante del valore 75 stesso.
6. Il cliente richiede 75 HRB, ma forse ciò di cui ha davvero bisogno non è 75 HRB
Supponiamo che il cliente risponda:
"Perché ora è difficile effettuare la stampaggio a freddo."
Allora la vera domanda diventa:
Perché è difficile effettuare il stampaggio a freddo?
Se il problema è un carico di formatura troppo elevato, la durezza potrebbe essere uno degli aspetti da considerare;
se invece si verificano rotture localizzate, non si può guardare solo alla durezza;
se la durata dello stampo è insufficiente, occorre valutare l’interazione tra il materiale, il lubrificante e lo stampo;
se inoltre il cliente intende sottoporre il pezzo a lavorazioni meccaniche successive, allora bisogna prendere in considerazione anche queste fasi.
Quindi, ciò che il cliente ci comunica è:
75 HRB.
Ciò che un ingegnere dei materiali deve realmente comprendere è:
qual è il problema produttivo che desidera risolvere.
Questa è la differenza tra un servizio tecnico e il semplice accettare ordini.
7. Più importante della "durezza minima" è il "giusto intervallo di lavorabilità"
Un materiale per stampaggio a freddo realmente stabile non dovrebbe avere soltanto un singolo valore di durezza isolato.
Solitamente dobbiamo considerare insieme al cliente anche:
resistenza e duttilità, stato microstrutturale, qualità superficiale, comportamento durante la trafilatura, stato di lubrificazione e grado reale di deformazione.
Potremmo paragonarlo alla guida di un'auto.
Gli pneumatici non sono migliori se sono troppo morbidi, né le sospensioni risultano più confortevoli se sono eccessivamente molli.
L'auto davvero piacevole da guidare è quella in cui tutti i sistemi sono ben bilanciati tra loro.
Lo stesso vale per i materiali destinati allo stampaggio a freddo.
Quello che cerchiamo davvero è un intervallo di lavorabilità adeguato.
In questo intervallo, il materiale è facilmente formabile, senza che l'eccessiva ricerca della "morbidezza" comprometta le fasi produttive successive, e mantiene al contempo una consistenza stabile tra i vari lotti e tra i diversi rotoli.
Questo approccio è molto più significativo rispetto alla semplice specifica:
HRB ≤ un determinato valore.
VIII. I materiali possono essere adattati ai processi, ma non devono assumersi la responsabilità dell’intero sistema produttivo
A volte in produzione si verifica anche una situazione del genere:
Lo stampo è difficile da regolare — rendiamo il materiale ancora più morbido.
Il carico dell’impianto è elevato — rendiamo il materiale ancora più morbido.
Il pezzo non si forma bene — ancora una volta, rendiamo il materiale più morbido.
Certo, i materiali possono essere ottimizzati.
Ma i materiali non sono un dispositivo di regolazione universale.
Ogni materiale ha i propri limiti; lo stampo ha le sue funzioni e l’impianto ha le proprie capacità.
Se tutti i problemi vengono risolti semplicemente riducendo la resistenza del materiale, probabilmente si sta solo spostando il problema dal sistema produttivo alla materia prima.
Un approccio ingegneristico davvero maturo dovrebbe essere il seguente:
Cercare la combinazione più adatta tra materiale, stampo, impianto, lubrificazione e processo.
Invece di pretendere continuamente che uno dei singoli elementi ceda.
IX. Perché Creation Group pone sempre una domanda in più: “Perché?”
I clienti chiedono:
“Potete renderlo ancora più morbido?”
La risposta più semplice sarebbe naturalmente:
“Sì.”
O:
“No.”
Noi preferiamo però aggiungere una domanda:
“Perché avete bisogno che sia più morbido?”
È perché la trafilatura a freddo non forma bene il pezzo? La durata dello stampo è insufficiente? Il carico dell’impianto è troppo alto? Oppure è necessario un successivo lavorazione CNC?
Una volta chiarita questa domanda, possiamo capire se ciò che il cliente deve veramente modificare sia la durezza, la microstruttura, lo stato di lavorazione o qualche altro aspetto.
A volte, effettivamente, occorre rendere il materiale più morbido.
A volte, invece, ci si accorge che:
il vero problema da risolvere non riguarda affatto la durezza.
Questa è anche una regola che Creation Group segue sempre quando lavora con i materiali per trafilatura a freddo:
il cliente ci fornisce un valore numerico, ma noi dobbiamo comprendere il processo sottostante a quel numero.
Punto di vista dell’ingegnere
I materiali per trafilatura a freddo non sono migliori quanto più sono morbidi, bensì quanto più sono adatti alle esigenze specifiche.
Se sono troppo duri, potrebbero risultare difficili da formare; se sono troppo morbidi, potrebbero non essere idonei ai processi successivi.
Uno stato ideale del materiale non consiste nel portare un singolo parametro al limite estremo, bensì nel garantire che, durante l’intero processo produttivo del cliente, il materiale mantenga un intervallo di lavorazione ragionevole, stabile e riproducibile.
Quindi, la prossima volta che sentirete:
“Rendete il materiale 75 HRB.”
noi vorremmo anzitutto chiedere:
“Perché proprio 75?”
Perché trovare questo “perché” spesso porta molto più vicino alla vera soluzione del problema che abbassare ulteriormente alcuni punti di HRB.
Chi siamo — Creation Group
Creation Group è specializzata in fili per trafilatura a freddo, barre profilate e materiali speciali per deformazione a freddo.
Non forniamo soltanto una determinata qualità, una certa dimensione o una specifica durezza, ma cerchiamo di comprendere quale prodotto finale utilizzerà il materiale, quali fasi di lavorazione attraverserà e quali problemi dovrà risolvere.
Chiarire il problema e scegliere il materiale adeguato.
Tutto il resto — ovvero gli aspetti legati alla microstruttura del materiale, all’intervallo di lavorazione e alla linea produttiva specifica — va analizzato caso per caso, tenendo conto del prodotto, delle attrezzature e delle condizioni sul campo: è proprio qui che il servizio ingegneristico sui materiali rivela il suo vero valore.