In Bonomi Acciai, la qualità non è un semplice requisito tecnico:…
Thermodur® E40K Superclean: Analisi Tecnica della Resistenza alla Fatica Termica per Stampi HPDC
Nel settore della pressocolata ad alta pressione (HPDC), la resistenza alla fatica termica (heat checking) rappresenta il parametro più critico per determinare la vita utile di uno stampo. La continua alternanza di cicli termici estremi porta inevitabilmente alla formazione di cricche superficiali, compromettendo la qualità dei getti e aumentando i costi operativi. Per rispondere a questa sfida, Swiss Steel Group ha sviluppato l’acciaio per utensili a caldo Thermodur® E40K Superclean. Questo approfondimento tecnico, basato sul paper presentato al NADCA Die Casting Congress & Exposition 2024, analizza le proprietà e i risultati industriali di questo materiale innovativo.
L'Abstract Ufficiale: La Sintesi della Ricerca NADCA
Le applicazioni di pressocolata richiedono acciai per utensili a caldo di alta qualità che abbiano il miglior profilo di proprietà per il pezzo da produrre. Per i produttori di acciaio, le esigenze del mercato sono il punto di partenza più importante per ulteriori sviluppi. Il parametro più critico nelle applicazioni di pressocolata è la resistenza alla fessurazione termica (heat checking).
Per soddisfare questo requisito, Swiss Steel Group ha sviluppato il Thermodur® E 40 K Superclean, che è stato testato e approvato dal comitato dei materiali per stampi della NADCA.
Negli ultimi anni sono state completate numerose prove sul campo e il feedback dei pressocolatori ha confermato le nostre aspettative sulle prestazioni di resistenza alla fessurazione termica. In questo articolo presentiamo alcuni dei più importanti studi sul campo per il Thermodur® E40K Superclean, mostrando i benefici per i pressocolatori.
Analisi Comparativa: Le Prestazioni Superiori del Thermodur® E40K Superclean
Lo sviluppo del Thermodur® E 40 K Superclean si è focalizzato sull’ottimizzazione della tenacità e, soprattutto, della resistenza allo shock termico, causa dell’80% dei cedimenti degli stampi.
Le analisi comparative con acciai standard come H13 ESR e 1.2367 ESR dimostrano un netto miglioramento delle prestazioni.
- Resistenza Meccanica a Caldo: I test di trazione a temperature operative (tra 500°C e 650°C) mostrano che il Thermodur® E40K Superclean possiede le migliori proprietà di resistenza e snervamento a tutte le temperature analizzate, con un vantaggio che aumenta all’aumentare della temperatura.
- Resistenza al Rinvenimento: Esposto a temperature tipiche della pressocolata, un acciaio perde durezza nel tempo. Nei test di rinvenimento a lungo termine a 600°C, mentre l’acciaio H13 ESR mostra un calo di durezza continuo e significativo, il Thermodur® E40K Superclean mantiene un livello di durezza più elevato e stabile, simile a quello del grado 1.2367 ESR.
- Resistenza alla Fatica Termica (Heat Checking): Questo è il vantaggio più significativo. In test sperimentali, campioni di acciaio sono stati sottoposti a migliaia di cicli di riscaldamento rapido a 600°C e successivo raffreddamento in acqua a 60°C. Dopo 8.000 cicli, il Thermodur® E40K Superclean ha registrato una profondità massima delle cricche e una lunghezza totale delle cricche significativamente inferiori rispetto agli acciai H11 ESR, H13 ESR e 1.2367 ESR. Le micrografie confermano visivamente la ridotta propagazione delle fessurazioni.
Risultati dal Campo: Quattro Case Study di Successo
Le prove di laboratorio sono state convalidate da numerosi casi applicativi industriali che dimostrano l’efficacia del materiale in condizioni reali.
- Componente Automotive (Zamak) – Brasile: Nella produzione di un portachiavi in Zamak, l’utilizzo del Thermodur® E40K Superclean ha aumentato la vita dello stampo da 300.000 a oltre 700.000 getti, con un incremento della produttività del 233% rispetto all’acciaio H13 ESR.
- Componente Strutturale (Alluminio) – USA: Per un anello strutturale in alluminio 380, lo stampo in H13 ESR cedeva a 8.000 getti. Il passaggio al Thermodur® E40K Superclean ha permesso di raggiungere e superare costantemente l’obiettivo di 16.000 getti necessari per il ciclo di manutenzione programmata.
- Pompa Acqua per VW (Alluminio) – Brasile: In uno stampo per una pompa acqua, le prime cricche termiche sul materiale standard apparivano dopo 5.000 cicli. Con gli inserti in Thermodur® E40K Superclean, le prime evidenze sono apparse solo dopo 25.000 cicli, portando la vita utile stimata da 100.000 a 150.000 getti.
- Corpo Illuminante (Alluminio) – Italia: Nella produzione di un modulo per illuminazione stradale in lega di alluminio 47100, la vita dello stampo è passata da 130.000 getti con H11 ESR a 208.000 getti con Thermodur® E40K Superclean, ottenendo un miglioramento del 60%.
Parametri di Trattamento Termico
Per ottenere le massime prestazioni, il Thermodur® E40K Superclean richiede parametri di trattamento termico specifici: una temperatura di austenitizzazione leggermente superiore rispetto all’H13 (1030-1040 °C) e temperature di rinvenimento superiori di circa 10-20°C per raggiungere la durezza di lavoro desiderata.
La ricerca nella pressocolata richiede conoscenza tecnica, materiali innovativi e la capacità di tradurre i risultati in applicazioni concrete. I dati e i case study presentati confermano il Thermodur® E40K Superclean come una soluzione di eccellenza per massimizzare la resistenza alla fatica termica, estendere la durata degli stampi e migliorare l’efficienza complessiva dei processi di pressocolata.
Bonomi Acciai, partner italiano di Swiss Steel Group, continua ad affiancare stampisti, progettisti e fonderie nello sviluppo di soluzioni ad alte prestazioni.
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