La superficie dei pezzi stampati a freddo presenta segni di abrasione, e in officina spesso si sente la richiesta: "Per il prossimo lotto di materiale, rendete lo strato di fosfatazione un po' più spesso."
Questa valutazione ha senso? Sì. Uno strato insufficiente può effettivamente ridurre la resistenza alle lesioni da sfregamento. Tuttavia, attribuire tutte le abrasioni al fatto che "lo strato è troppo sottile" potrebbe portare a correzioni inefficaci.
L'aspetto cruciale non è quanto strato protettivo sia stato applicato alla materia prima, ma quanta protezione efficace rimanga sulla superficie quando il pezzo raggiunge la fase di lavorazione in cui è più facile verificarsi l'abrasione.
I. Come si verifica esattamente l'abrasione?
Pertanto, la prima domanda da porsi non è "quanto è spesso lo strato protettivo", ma piuttosto: perché la protezione è venuta meno proprio in quella zona? Lo strato lubrificante utilizzato nella deformazione a freddo deve ridurre l'attrito e, allo stesso tempo, aderire saldamente al materiale, sopportando le successive deformazioni. Ricerca sulle prestazioni degli strati lubrificanti per la deformazione a freddo
II. Lo strato di fosfatazione e quello lubrificante non sono la stessa cosa
Qui ci riferiamo al comune sistema di fosfatazione e saponificazione delle filiere d'acciaio.
La fosfatazione forma uno strato trasformato che funge da base per l'adesione dello strato lubrificante successivo e contribuisce a isolare il materiale dallo stampo; la saponificazione produce saponi metallici e uno strato di sapone adeso, che concorrono a ridurre l'attrito. Questi due strati lavorano in sinergia e non possono essere valutati separatamente.
Una fosfatazione più spessa non implica necessariamente una saponificazione adeguata; analogamente, la presenza di abbondante sapone sulla superficie non garantisce che esso resti attivo durante la deformazione. Studi correlati evidenziano anche che uno strato di sapone troppo spesso può accumularsi sugli stampi, compromettendo la precisione dimensionale. Pertanto, "renderlo un po' più spesso" non rappresenta una soluzione senza limiti. Ricerca sul sistema fosfatazione-saponificazione
III. Perché, pur avendo un peso del film conforme, si possono ancora verificare abrasioni?
Innanzitutto occorre distinguere: il peso del film indica la massa dello strato per unità di superficie, generalmente espresso in g/m²; lo spessore del film è invece una misura geometrica, normalmente indicata in μm. I due parametri sono correlati, ma non identici.
Un singolo valore relativo al peso del film non può rispondere contemporaneamente alle seguenti tre domande:
Di conseguenza, per verificare la qualità della fosfatazione occorre considerare anche la copertura, la morfologia cristallina e l'aderenza, anziché limitarsi a confrontare un semplice dato numerico. Ricerca sulla valutazione degli strati di fosfatazione per la deformazione a freddo
- La copertura è uniforme? Un peso medio sufficiente non implica che ogni punto sia completamente ricoperto.
- L'aderenza è robusta? La presenza di uno strato non garantisce che questo non si scrosti durante le successive deformazioni.
- Lo strato lubrificante è efficace? Anche se la fosfatazione è conforme, ciò non significa che la saponificazione e la lubrificazione siano adeguatamente coordinate.
IV. L'aspetto più facilmente trascurato è la differenza tra lo stato al momento del controllo e lo stato durante l'uso
Se la filiera, dopo la fosfatazione e la saponificazione, viene ulteriormente trafilata, il peso del film misurato subito dopo tali trattamenti non riflette direttamente lo stato della superficie all'ingresso nella macchina per stampaggio a freddo.
Allo stesso modo, il processo di stampaggio a freddo su più stazioni non completa tutta la deformazione in una sola fase. Nella fase precedente la superficie si espande e lo strato protettivo subisce danni; nella fase successiva continua la compressione e lo scorrimento. Il fatto che non si siano verificate abrasioni nella prima fase non implica che nella seconda vi sia ancora una protezione sufficiente.
Questo spiega anche perché, con lo stesso tipo di trattamento superficiale, un certo componente può comportarsi correttamente, mentre un altro, con maggiore estensione superficiale e percorsi di scorrimento più lunghi, potrebbe risultare poco protetto. Le ricerche volte a valutare le prestazioni lubrificanti nelle operazioni su più stazioni collegano appositamente l'estensione superficiale nella fase iniziale con la resistenza alle abrasioni nella fase finale. Valutazione della lubrificazione nei processi multi-stazione di deformazione a freddo
Cinque、Quello strato superficiale più spesso，Se funziona davvero o no？
Sì, è utile, ma solo se il problema deriva effettivamente da uno strato di film efficace insufficiente. Non si può, per opporsi alla “teoria della sola spessore”, affermare che lo spessore non sia importante.
Un esperimento condotto da Nippon Steel ha rilevato che, nelle condizioni dei loro test, un film residuo di saponificazione al fosforo più spesso presenta una migliore resistenza all’adesione; tuttavia, il coefficiente di attrito non diminuisce significativamente con l’aumento dello spessore, e anche la temperatura di contatto e la rugosità superficiale dell’utensile influenzano notevolmente le prestazioni.
Questo dimostra che “meno soggetto a grippaggio” e “attrito inferiore” non sono la stessa cosa, e che lo spessore non è l’unico fattore determinante. I risultati di questi esperimenti non possono essere direttamente applicati per stabilire requisiti universali relativi allo spessore del film per tutti i tipi di fili d’acciaio e per tutti i componenti. Rapporto tecnico sulla forgiatura a freddo di Nippon Steel, Sezione 4.
Sei、Appare tiraggio di peli，Come si verifica il fornitore del materiale？
Si consiglia di concentrare le verifiche su tre fasi specifiche, anziché aumentare semplicemente la durata della fosfatazione:
Area di verifica Cosa bisogna chiarire
Filo in linea Nelle condizioni reali di utilizzo, se il peso del film di fosfatazione, lo stato dello strato di sapone, la copertura e l’adesione presentano anomalie
Campioni da ogni stazione Da quale fase inizia il grippaggio e quali deformazioni ha subito il pezzo prima di quel punto
Lotti normali e lotti difettosi In condizioni di lavorazione comparabili, quali differenze riproducibili si riscontrano nello stato del trattamento superficiale
Se si riscontra una mancanza locale di copertura, occorre innanzitutto risolvere il problema di copertura; se lo strato tende a sfaldarsi, bisogna prima verificare la qualità del pretrattamento e della formazione del film; se lo stato dello strato di sapone è anomalo, occorre adeguare il relativo processo. Solo quando gli indizi indicano una quantità insufficiente di film, si dovrebbe considerare l’aumento del peso del film come priorità nella fase di verifica.
Anche la verifica non deve limitarsi a “provare a stampare qualche pezzo perfetto”. Occorre registrare, in condizioni comparabili, il momento in cui compare il grippaggio durante la produzione continua, la percentuale di pezzi difettosi e le condizioni di adesione dello stampo, per confermare che il miglioramento sia sostenibile.
Conclusione
Per il grippaggio nella trancia a freddo, uno spessore insufficiente del film di fosfatazione è una possibile causa, ma non è una conclusione automatica ogni volta che si osserva il fenomeno.
In qualità di fornitori di materiali, dobbiamo garantire non soltanto un valore accettabile del peso del film, ma uno stato del trattamento superficiale che sia adeguato alle esigenze di formatura del cliente e possa funzionare in modo stabile.
Ove sia necessario aumentare lo spessore del film, lo si faccia; ove occorra risolvere problemi di copertura, adesione o lubrificazione, affrontare tali problematiche. Il film va fatto correttamente, non semplicemente reso più spesso.