2017 TRATER - TRATTAMENTI TERMICI INDUSTRIALI - MILANO

VSR - TRATTAMENTO A MEZZO VIBRAZIONI

VIBRATION STRESS RELIEVING

La lavorazione meccanica di fucinati, laminati e di strutture fuse o saldate, spesso, ha come conseguenza rilevanti distorsioni causate da stress residuo.

Un trattamento termico di distensione eseguito in forno, se condotto correttamente, evita questo fenomeno rilassando efficacemente le tensioni generate nei processi di costruzione dei manufatti ma, in taluni casi, può essere controindicato, come per esempio quando la lavorazione meccanica del pezzo è in uno stadio avanzato e l’ossidazione generata dall’esposizione ad alta temperatura comprometterebbe irrimediabilmente la funzionalità del pezzo.

In queste circostanze ci è spesso richiesto di effettuare un trattamento mediante vibrazioni, adottando il metodo noto con il nome VSR (Vibration Stress Relief).

Trater, dalla fine degli anni novanta, dispone dell’apparecchiatura per condurre questo tipo di trattamento e ha eseguito centinaia di interventi su molte tipologie di pezzi per svariati impieghi ed ha effettuato uno studio molto approfondito (Protocollo 3019 finanziato dal MIUR con decreto ministeriale 19982) sull’impiego di questa tecnologia per ottenere il rilassamento dei manufatti.

I risultati della ricerca condotta negli anni dal 2006 al 2009 e i riscontri ottenuti sui casi concreti di applicazione del processo sono, tuttavia, contrastanti avendo avuto in taluni casi un effettivo rilassamento delle tensioni residue delle strutture trattate, con stabilità dei pezzi durante la loro lavorazione meccanica; in altri casi dei completi insuccessi, a parità di conduzione dei trattamenti.

Sicuramente non ci sono effetti metallurgici. Non si abbassa la durezza delle saldature, che continueranno quindi a funzionare come corridoi di concentrazione degli sforzi; la durezza elevata sarà anche indice di fragilità delle stesse.

Oggi Trater non propone questo metodo come alternativa al classico trattamento termico e, se ci è richiesto, indichiamo chiaramente al cliente i limiti e la sua potenziale inefficacia.

Sconsigliamo, per esempio, di applicarlo:

  • su strutture soggette a fatica e fenomeni di stress corrosion cracking per la determinante importanza delle tensioni residue (di trazione) nell’innesco, sviluppo e propagazione delle cricche quando i manufatti sono sottoposti a carichi ciclici o esposti ad ambienti corrosivi;

  • Su strutture estremamente esili o di peso limitato (<500 Kg), salvo casi particolari, oggetto di approfondito studio da parte dei nostri tecnici.

 

Teoria del processo VSR

Con questo processo viene fornita energia meccanica di vibrazione al manufatto mediante la rotazione di masse eccentriche. L'effetto delle vibrazioni si somma allo stato tensionale presente nel pezzo. Nei punti dove gli sforzi totali sono più elevati, avvengono fenomeni di slittamento delle dislocazioni; il risultato è una condizione strutturale più stabile con stress residui finali, a livello microscopico, bassi o ridistribuiti nel materiale.

L’abbondanza di difetti nella struttura atomica facilita lo scorrimento delle dislocazioni con il rilassamento delle tensioni residue.

E’ noto, tuttavia, che caratteristiche proprie dei materiali possono contrastarne il movimento modificando la mobilità di una dislocazione. Nei metalli puri e nelle leghe i bordi dei grani e la presenza di altre dislocazioni sfavoriscono la distensione; nelle leghe gli atomi di soluto e le particelle di un’altra fase presente fungono da "chiodi" agli scorrimenti.

Materiale con forte stato di incrudimento, grano fine (con molti bordi di grano) o che ha subito trattamenti termici con precipitazioni sarà difficile da distendere con questo metodo.

 

Metodo di trattamento

La geometria, la massa e il materiale di ciascun manufatto da sottoporre a trattamento VSR è oggetto di studio da parte dei nostri tecnici per la determinazione:

  • della/delle posizioni in cui sarà installato il vibratore che trasmetterà le vibrazioni al pezzo

  • del suo appoggio sugli appositi ammortizzatori

  • della posizione dell’accelerometro in grado di riscontrare il modo di vibrare del manufatto.

Il metodo operativo di trattamento prevede:

  • l’applicazione del vibratore al pezzo mediante un efficace collegamento meccanico, nella/nelle posizioni determinate nello studio;

  • l’appoggio del manufatto sugli ammortizzatori;

  • nel posizionamento dell’accelerometro;

  • in una prima fase di scansione di tutte le frequenze di vibrazione (da 25Hz a 83 Hz) con registrazione dei valori di assorbimento della corrente di alimentazione del vibratore e nella quale, automaticamente o mediante analisi dell’operatore, vengono prescelte le specifiche frequenze di vibrazione;

  • nel far vibrare il manufatto alle frequenze individuate nella fase precedente con la registrazione dell’assorbimento amperometrico iniziale e finale della corrente del motore;

  • nella ripetizione della scansione di tutto il campo di frequenze operative con la registrazione dei dati.

Al termine del trattamento è eseguito uno studio dei parametri registrati in ciascuna degli step precedenti.

 

 

Personale tecnico

Trater dispone di una squadra di tecnici, altamente specializzati ed esperienza più che decennale nel metodo, che eseguono questa lavorazione direttamente presso le officine dei clienti, risparmiando i costi e i tempi di trasporto dei manufatti o presso il nostro stabilimento di Nova Milanese.

 Il trattamento ha una durata che può variare da un'ora a più giorni operativi in relazione alle dimensioni del manufatto, alla sua geometria, complessità e peso.

Quando è possibile eseguire il trattamento in forno Trater consiglia, comunque, il trattamento termico. I risultati di rilassamento sono certi e ripetibili.

 

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