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TRATTAMENTI TERMICI

meccanica




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TRATTAMENTI TERMICI


Per l'esecuzione dei trattamenti termici occorrono attrezzature per il riscaldamento, il raffreddamento, per la misurazione e regolazione della temperatura.

Le attrezzature atte al riscaldamento sono i forni costituiti principalmente da cavità entro cui si genera calore, munita di mezzi di separazione che hanno lo scopo di limitare le perdite.

La necessità di avere un'uniformità di temperatura nella cavità di riscaldo è data dall'esigenza di eseguire il trattamento ad una definita temperatura.

La natura del mezzo contenuto nella cavità in cui si pongono i pezzi deve essere controllata, se ne devono quindi conoscere la composizione e gli effetti che esso produce.

Il forno deve inoltre poter regolare automaticamente la temperatura nella camera, dovrà perciò possedere dispositivi atti alla regolazione della sorgente di calore al fine di conservare la temperatura ad un valore prefissato.

I forni si classificano in forni a muffola o a crogiuolo a seconda del mezzo contenuto nella cavità.

Saranno a muffola quando la cavità è occupata da un aeriforme (come aria, gas, vapore), mentre si dicono a crogiuolo quando la cavità è occupata da un liquido (come sale, metallo fuso, olio).




Oggi l'aria è sostituita da gas, miscele di gas o dal vuoto.

Grazie alla composizione liquida dei sali, i forni a crogiuolo porteranno sensibili vantaggi rispetto all'atmosfera aeriforme dei forni a muffola.

I sali si suddividono in:

Sali a basso punto di fusione (150 550°C):sono miscele di nitrati impiegate per i rinvenimenti e i bagni di raffreddamenti termali.

Sali a medio punto di fusione (500 700°C): sono miscele di cloruri impiegate per rinvenimenti a temperatura elevata e preriscaldi.

Sali ad alto punto di fusione (600 900°C): sono miscele di cloruri e di carbonati di metalli pesanti (bario) impiegate per ricotture, tempre, preriscaldi.

Sali ad altissimo punto di fusione (1000 1350°C): sono miscele di cloruro di bario, di borace e di cianuro di sodio impiegate per la tempra di acciai rapidi.

Relativamente al sistema di riscaldo si suddividono in forni a fiamma o forni elettrici.

I forni a fiamma utilizzano un combustibile di tipo liquido (come la nafta) oppure gassoso (come il metano) che combinato con la giusta quantità di aria, dà luogo ad una combustione completa i cui prodotti sfiorano le pareti esterne della cavità secondo un articolato percorso di massimo rendimento termico.

I forni elettrici hanno invece una precisione e uniformità di temperatura, una più facile regolazione della stessa e un minore costo di esercizio.

Essi si suddividono in:

forni a resistenze metalliche



forni a resistenze non metalliche

forni ad elettrodi immersi

forni ad induzione elettromagnetica

Le resistenze metalliche sono leghe di nichel-cromo o di lega kanthal (costituite cioè da:67% di ferro, 25% di cromo, 5% d'alluminio, 3% di cobalto) a forma di filo o di piattina, che circondano internamente o esternamente la muffola o il crogiuolo, possono essere nude o corazzate (contenute in tubi) e sono impiegate per una temperatura massima d'esercizio di 1200°C.

Le resistenze non metalliche sono costituite da barrette di carborundum protette o nude, poste internamente o esternamente alla cavità, aventi la stessa funzione delle resistenze metalliche ma con una temperatura d'esercizio più alta, pari a 1350°C.

Il riscaldo ad elettrodi immersi è costituito da barre d'acciaio che portano corrente elettrica, opportunamente trasformata. al bagno di sale nel quale sono immerse. questo tipo di forno sfrutta le caratteristiche di conduzione del materiale, che essendo attraversato da corrente elettrica si riscalda per effetto joule, favorendo inoltre il moto circolare del liquido causato dall'effetto elettromagnetico al fine di assicurare un'uniformità in tutto il bagno. L'adeguata intensità di corrente è ottenuta da un trasformatore che riduce la tensione di linea ad un valore regolabile di 5 30V.

Allo stato solido, il sale ha caratteristiche dielettriche, ma man mano che il calore lo scioglie esso diventa gradualmente buon conduttore; perciò più alta sarà la temperatura del bagno, minore sarà la sua resistività. conseguenza di ciò è l'iniziale ausilio di un bruciatore o di una resistenza elettrica che permetta una fusione sufficiente a stabilire il circuito fra gli elettrodi, arrivati a questo punto essi possono essere alimentati da corrente per portare il bagno alla completa fusione.

Il riscaldamento ad induzione elettromagnetica è il più moderno, efficace ed economico sistema di riscaldo superficiale che consente il raggiungimento di temperature elevatissime in tempi assi brevi. In questo tipo di forno, il pezzo è sottoposto all'azione del campo magnetico variabile prodotto dalla corrente alternata che circola nella bobina.






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