I materiali
Specifiche
Enti federali, aerospaziali o altri hanno redatto diverse specifiche per materiali a lastre ed a strisce, ma molte meno ne sono state pubblicate per fili piatti. L'approvvigionamento dei materiali avviene in Smalley secondo sue specifiche interne. Oltre al controllo della resistenza alla rottura, sono state create rigide procedure ispettive di contorno bordi, imperfezioni fisiche, curvature, sezione trasversale e composizione chimica.
Carico di rottura
Per il controllo delle proprietà elastiche del filo, il carico di rottura viene considerato il test preferito per la durezza poiché il filo piatto a tempera elastica sviluppa differenti durezze su vari punti. A seguito della rollatura a freddo, le superfici superiore ed inferiore (A) assumono una maggior durezza essendo loro lavorate con maggior severità rispetto alle aree tonde dei bordi (B). I test di elasticità sono maggiormente rilevanti in quanto ne viene coinvolta l'intera sezione trasversale e non un singolo punto come nel test di durezza.
I MATERIALI
Una selezione dei materiali idonei all'applicazione richiede una conoscenza generale di quanto comunemente disponibile per l'impiego dei prodotti in filo piatto. Il corretto materiale può evitare costi addizionali ed errori in fase di lavoro. L'acciaio al carbonio è il materiale più comunemente richiesto. Gli acciai inox, nonostante più costosi rispetto all'acciaio al carbonio, offrono una resistenza alla corrosione di gran lunga superiore ed hanno limiti di temperatura d'esercizio più elevati.
ACCIAIO AL CARBONIO
Olio temperato L'acciaio temperato per molle ad elevato contenuto di carbonio SAE 1070-1090 è un materiale standard per anelli di tenuta a spirale e molle a onda. La resistenza alla trazione ed alla rottura vengono massimizzate dalla struttura martensitica dell'olio temperato. Olio Crudo L'acciaio per molle a freddo ad elevato contenuto di carbonio SAE 1060-1075 è un materiale standard per anelli a scatto. L'acciaio al carbonio crudo non ha gradazione e la sua resistenza deriva dal processo di trafilatura. A qualsiasi durezza, l'acciaio al carbonio si adatta al meglio nelle applicazioni a condizioni ambientali protette in quanto, se non lubrificato o non sigillato atmosfericamente, corrode. Una protezione alla corrosione tradizionale può venire offerta mediante finiture speciali. Anelli e molle vengono normalmente forniti con una finitura a bagno d'olio perché siano protetti in fase di spedizione e di immagazzinaggio. - L'acciaio al carbonio è altamente magnetico e può avere differenti colorazioni quali blu, nero e grigio.
ACCIAI INOSSIDABILI
Inox 302 302 è l'acciaio inox standard per anelli di tenuta a spirale. Questo materiale ampiamente utilizzato, viene richiesto per la sua combinazione di resistenza alla corrosione e proprietà fisiche. 302 ottiene la sua condizione di durezza per molle grazie alla lavorazione a freddo. Nonostante venga definito un acciaio amagnetico, il 302 acquisisce un leggero magnetismo dalla lavorazione a freddo. Non è temperabile con trattamento termico. - 302 ha una colorazione grigio-argento. Inox 316 Pressoché identico al 302 per le sue proprietà fisiche e per la resistenza al calore, il 316 fornisce una resistenza addizionale alla corrosione, particolarmente contro le porosità, grazie al suo contenuto di Molibdeno. Il 316 viene generalmente impiegato per applicazioni alimentari, chimiche ed in acqua salina. Il 316 ha un magnetismo inferiore rispetto al 302 tuttavia, come con il 302, il magnetismo aumenta con il filo lavorato a freddo. Anche questo grado di acciaio inox non è temperabile mediante trattamento termico. - 316 ha una colorazione grigio-argento.
INOX 17-7 PH CH900
Simile al 302 nella resistenza alla corrosione, questa lega viene impiegata quasi esclusivamente per molle a onda ed offre un?elevata resistenza alla tensione ed alla rottura per applicazioni speciali di anelli. In condizioni di fatica e di elevato stress, il 17-7 supera persino il grado più fine dell'acciaio al carbonio. Le proprietà elastiche vengono ottenute mediante invecchiamento artificiale da condizione C a condizione CH900. Ne risulta che il materiale possa resistere fino a temperature di 343 °C senza perderne le proprietà elastiche. 17-7 PH CH900 ha magnetismo simile all?acciaio ad elevato contenuto di carbonio. - Dopo l'invecchiamento artificiale il 17-7 ha una colorazione blu, marrone o argento a seguito di un trattamento termico open-air, tuttavia un trattamento termico ad atmosfera controllata fornisce un colore brillante.
SUPERLEGHE
Inconel X-750* Questa lega al Cromo Nichel viene più comunemente impiegata ad alte temperature ed in ambienti corrosivi. Spesso Inconel X-750 subisce un trattamento termico di invecchiamento artificiale al fine di ottenere una condizione di durezza elastica. In questo modo resiste a temperature fino a 371 °C. L'associazione nazionale in campo di corrosione approva questa tempera dura secondo la specifica MR-01-75 (max 50 HRC) per gli anelli d'arresto a spirale e per le molle a onda/compressione. La tempera nr1, che richiede un trattamento termico più lungo rispetto alla tempera elastica, ha una resistenza alla tensione inferiore ma offre una protezione a temperature fino a 538 °C. Sia la tempera elastica sia la tempera nr1 possono subire trattamento termico in un forno open-air o ad atmosfera controllata. Il trattamento termico open-air può produrre ossidazione che spesso genera un leggero residuo nero. Un ambiente ad atmosfera controllata evita l'ossidazione e produce un componente senza residui. - Anelli e molle prodotti da questo grado di Inconel hanno una colorazione grigio blu-argento e non hanno magnetismo. Lega A286 In applicazioni fino a 538 °C, questa lega presenta caratteristiche simili all'Inconel X-750. La sua condizione di tempera elastica si ottiene mediante invecchiamento artificiale. A286 può subire trattamenti termici simili alla tempera elastica ed alla tempera nr1 dell'Inconel. - Questo materiale non ha magnetismo ed ha una colorazione grigio blu-argento. Elgiloy* Noto per la sua eccellente resistenza in ambienti corrosivi e per l?utilizzo a temperature elevate, questo materiale per molle relativamente nuovo è ora disponibile in Gandini. Tipicamente usato nell'ambito dell'industria petrolchimica, Elgiloy dimostra un'affidabilità superiore a quella degli altri materiali approvati da NACE resistendo allo stress da solfuri (rotture). Inoltre si dice che Elgiloy sia superiore del 600% al 17-7 PH per quanto riguarda la resistenza al carico a 343 °C e consenta oltre il 100% in più di cicli (resistenza alla fatica) dell'acciaio al carbonio, senza cedimenti. - Elgiloy non ha magnetismo e presenta un colore blu-marrone come risultato del trattamento termico. *INCONEL X-750 è un marchio registrato della Special Metals Corporation. ELGILOY è un marchio registrato della Combined Metals di Chicago.
LEGHE DI RAME
Rame-Berillio nr25 Normalmente specificata fra le tempre dure, questa lega sviluppa eccellenti proprietà elastiche dovute all?effetto combinato di un basso modulo elastico con un elevato carico di rottura alla trazione. La lega ottiene le sue proprietà fisiche con invecchiamento artificiale. A differenza di altre leghe di rame, il Rame-Berillio offre la maggiore forza e dimostra una straordinaria resistenza alla perdita delle proprietà fisiche a temperature elevate. - Rame-Berillio non è magnetico. La sua conduttività elettrica è di circa 2-4 volte quella del bronzo fosforoso. Bronzo fosforoso Grado A Il Bronzo fosforoso offre discrete proprietà elastiche e conduttività elettrica e relativamente alle sue prestazioni si colloca un gradino sotto il Rame-Berillio. Viene acquistato in una condizione di tempera elastica per massimizzarne le caratteristiche elastiche. - Il Bronzo fosforoso è induribile solo mediante lavorazione a freddo. Anche questo materiale non è magnetico.
FINITURE
Oliatura
Trattasi della finitura standard per tutti i prodotti in acciaio al carbonio. L'olio conferisce resistenza alla corrosione durante il trasporto e l'immagazzinaggio. La finitura a bagno d?olio non dovrebbe essere considerata una finitura permanente.
Ossidazione nera
MIL-DTL-13924, classe 1 (acciaio al carbonio) Questa finitura è liscia e nera. L?ossido nero ha una finalità estetica più che di protezione dalla corrosione.
Cadmiatura
Rivestimento al Cadmio, AMS-QQ-P-416, Tipo I, Classe 2 Rivestimento al Cadmio w/Cromato per immersione, AMS-QQ-P-416, Tipo II, Classe 2 Il rivestimento al Cadmio è usato sull?acciaio al carbonio per aumentare la resistenza alla corrosione del prodotto. Il processo per rivestire al Cadmio gli anelli di tenuta a spirale è costoso ed espone l?anello a possibile infragilimento da idrogeno. E? preferibile l?inox come alternativa al Cadmio.
Passivazione
AMS 2700, Metodo 1, Tipo 2, Classe 3 La passivazione è un?operazione optional di pulitura per l?acciaio inox. Fornisce un aspetto brillante ed aumenta la resistenza alla corrosione. La passivazione dissolve le particelle di ferro ed altre sostanze aderite alla superficie inox durante la produzione. Se non dissolte queste particelle estranee possono portare a ruggine, perdita di colore od anche a porosità. In teoria la resistenza alla corrosione nell?acciaio inox avviene grazie al sottile strato di ossido invisibile di cui è totalmente rivestita la superficie dell'anello, che previene ulteriore ossidazione. La rimozione degli elementi contaminanti previene rotture dello strato di ossido per un'ottima resistenza alla corrosione.
Fosfatazione
MIL-DTL-16232, Tipo Z, Classe 2 Spesso ci si riferisce a questa finitura con il termine di ?Parkerizzazione? ed è di colore grigio-nero. La resistenza alla corrosione del Fosfato è superiore rispetto all?ossido nero, ma inferiore rispetto al rivestimento al cadmio oppure all?acciaio inox. Il fosfato non può venire applicato sull?acciaio inox.
Sgrassaggio al vapore - Pulizia ad ultrasuoni
Pulitura e finitura standard per tutti gli acciai inox. Il processo rimuove l?olio e le altre particelle organiche dalla superficie del materiale utilizzando un solvente al cloro. Il solvente rimuove con efficacia olio e grasso dalle superfici esposte di anelli o molle, mentre gli ultrasuoni vengono impiegati per estendere l?effetto del solvente alle spire dell?anello.
Sbavatura a vibrazione / Sbavatura manuale
Nonostante tutte le superfici della circonferenza e gli spigoli degli anelli d?arresto a spirale siano lisci, sono presenti degli spigoli vivi sui terminali dovuti all?operazione di taglio. Per lisciare gli spigoli vivi ed ottenere una finitura della superficie armonizzata/liscia, la sbavatura degli anelli può avvenire mediante vibrazione o manualmente.
Leghe più comuni utilizzate da Smalley