Prima di parlare delle fasi della sinterizzazione e di come avviene, capiamo cosa s’intende con il termine ‘sinterizzazione’: si fa riferimento a un processo industriale. Tramite questo si potranno ottenere oggetti di vario tipo. Addentriamoci ora all’interno del processo vero e proprio. La fase di sinterizzazione viene effettuata con lo scopo di dare maggior resistenza a un materiale, conferendogli solidità nella struttura, con l’obiettivo di modellare le polveri metalliche in un modello finale.
Da tenere ben presente che la fase di sinterizzazione è successiva a quella di pressatura; quando i pezzi pressati sono portati nei forni di sinterizzazione a una temperatura inferiore rispetto al punto di fusione dei metalli impiegati, si andranno ad ottenere in questo modo dei sinterizzati particolari pronti all’uso.
Si specifica che il tempo medio del processo di sinterizzazione è legato al materiale utilizzato nel mix di polveri; generalmente sono le polveri di ferro, rame e stagno, ovvero acciai legati, acciai al carbonio e acciai inox. La scelta di un materiale rispetto a un altro sarà destinata solo alle caratteristiche fisico meccaniche che si vorranno dare ai materiali sinterizzati. Ora vediamo insieme quante fasi ha la sinterizzazione e, in particolare, la sinterizzazione ferro.
Fasi della sinterizzazione dei metalli
Come già anticipato, la sinterizzazione dei metalli avviene in ben tre fasi. Nella prima fase il protagonista sarà la cosiddetta “parte verde”, ovvero quel particolare meccanico che si sarà ottenuto nella fase di pressatura. Per conferire alla parte verde una certa consistenza, affinché la si possa almeno estrarre dalla matrice, ci vuole un’ottima compressione; infatti, questa è responsabile dell’aderenza dei granuli tra loro. In seguito, il particolare stampato verrà sinterizzato in un forno ad hoc con una temperatura molto alta e in atmosfera protetta.
Fase 2 sinterizzazione dei metalli
Dopo questa fase si avrà come risultato un oggetto che, per forma e dimensioni, sarà molto simile al particolare meccanico. È stato ottenuto dal materiale meccanico che è stato portato alla temperatura vera e propria del processo di sinterizzazione. È proprio in questa fase che le dimensioni del particolare meccanico si riducono e le porosità vengono eliminate.
La temperatura all’interno del forno varia in base al materiale che bisognerà trattare, l’unica cosa importante è che deve essere sempre inferiore rispetto alla temperatura di fusione del materiale in questione.
Fase 3, la fase finale
Dopo le prime due fasi dove è avvenuto il vero e proprio processo della sinterizzazione; in questa gli esperti nel settore si limiteranno a portare ad una temperatura normale e adeguata, quindi a quella ambiente, il particolare meccanico che, appena avrà raggiunto una determinata temperatura allora lo si potrà sfornare. Ora vediamo insieme la sinterizzazione di un materiale nello specifico rispetto agli altri, ovvero il ferro.
Alla luce delle tre fasi, si potrà realizzare, grazie al processo produttivo di sinterizzazione, un prodotto sagomato e compatto, avente dimensioni e forma specifiche. Puntuali saranno anche le caratteristiche fisiche e meccaniche che saranno prestabilite per lotti che possono partire da 500 fino ad arrivare, ad esempio, a 1000 pezzi o addirittura fino al milione.
Sinterizzazione del ferro: proprietà principali
Il ferro sinterizzato è stato annoverato tra i più antichi prodotti della metallurgia delle polveri. È proprio il ferro il principale responsabile dell’origine della parte verde, già citata poc’anzi, dopo la fase di sinterizzazione. Vien da sé che il ferro sinterizzato sia tra le polveri metalliche maggiormente utilizzate per realizzare e produrre particolari meccanici.
Il ferro sinterizzato viene reso idoneo e il migliore per la realizzazione di cuscinetti a scorrimento, grazie all’elevata porosità. È proprio grazie a quest’ultima se il materiale in questione riuscirà, a seguito di uno specifico trattamento di impregnazione, a realizzare particolari meccanici autolubrificanti.
La fase di sinterizzazione per questo materiale garantirà una presenza di pori che saranno in grado di assorbire e trattenere un’elevata quantità di lubrificante e questo è un grande vantaggio perché conferirà ai particolari meccanici uno scorrimento ottimale.
Sinterizzati in ferro: caratteristiche
I sinterizzati in ferro hanno delle proprietà e caratteristiche che, se fossero stati sottoposti ad altri processi, non avrebbero potuto ottenere. Tra le caratteristiche dei sinterizzati in ferro ci sono, ad esempio, le proprietà magnetiche dolci oppure dure e sono caratterizzate da una buona resistenza alla pressione e dall’elevata resistenza elettrica.
Un’altra peculiarità si rintraccia nell’elevata resistenza all’usura, quindi viene garantito un prodotto che può durare a lungo nel tempo; questa particolarità si ritrova soprattutto dopo che si sono subiti trattamenti termici che conferiscono elevata resistenza chimica a tutti quegli agenti esterni che possono presentarsi sia in forma liquida oppure gassosa. Un altro punto di forza è l’elevata rigidità che garantirà ai particolari meccanici di poter subire una forte pressione senza cedere, quindi senza deformarsi o degradarsi; ergo, risulterà avere la proprietà particolare dell’adattamento, nello specifico a movimentazioni meccaniche
Vantaggi del processo di sinterizzazione
Ci sono dei notevoli vantaggi che si possono ottenere dal processo di sinterizzazione, innanzitutto la possibilità di lavorare le forme geometriche molto complesse dei materiali sinterizzati. Questo viene garantito perché tutto nasce da una fase di progettazione preliminare, il tutto è stato pensato per soddisfare le esigenze del cliente.
Un prodotto sinterizzato è più economico rispetto ad altri prodotti, soprattutto rispetto a quei prodotti ottenuti da altre tecnologie di formatura come la forgiatura, tornitura, la fusione dei metalli, etc. La sinterizzazione abbatte i costi di post-produzione e porta con sé anche una notevole riduzione del consumo energetico e, infine, anche una riduzione nell’ambito degli scarti relativi all’utilizzo delle materie prime. Il costo di un prodotto sinterizzato terminato è pari a circa un terzo di quello dello stesso pezzo realizzato dal pieno.
Abbiamo compreso come risulti importante sia il processo di sinterizzazione in sé e sia per quanto riguarda i prodotti ottenuti. Questo processo è vantaggioso sotto diversi punti di vista. Le fasi sono oggettivamente più sostenibili, le lavorazioni sono inferiori, o meglio le varie fasi, come anche gli sprechi di materiale non sono eccessivi. In generale, la sinterizzazione può essere considerata un processo che ha un impatto ambientale molto basso. Quindi, si avrà una tecnologia che punta all’ecosostenibilità perché pulita, gli scarti di lavorazione sono ridotti al minimo.
