I forni sottovuoto impiegano diversi metodi di tempra per ottenere proprietà precise del materiale: la tempra in gas (utilizzando gas inerti come azoto o argon) e la tempra in olio sono i più comuni. Questi metodi variano per velocità di raffreddamento, intervalli di pressione e compatibilità dei materiali, consentendo processi di trattamento termico su misura. I sistemi avanzati possono combinare entrambi i metodi o utilizzare tecniche specializzate come il raffreddamento a doppio scopo. La scelta dipende da fattori quali il tipo di materiale, la durezza desiderata e le capacità del forno; i sistemi moderni offrono controlli programmabili per ottenere risultati ripetibili.
Punti chiave spiegati:
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Tempra in gas
- Processo : Utilizza gas inerti (tipicamente azoto o argon) a pressioni che vanno da quelle sub-atmosferiche a 25 bar per raffreddare rapidamente i materiali.
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Vantaggi
:
- Non lascia residui (a differenza della tempra in olio).
- Adatto per acciai inossidabili, acciai per utensili ad alta velocità e leghe ferro-nichel
- Utilizza gas di elevata purezza (>99,999%) per prevenire l'ossidazione.
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Variazioni
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- Bassa pressione (2-5 bar) per un raffreddamento moderato
- Alta pressione (fino a 25 bar) per una tempra più rapida
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Tempra in olio
- Processo : Immerge i materiali riscaldati in oli di tempra specializzati con temperature nominali da ambiente a calore elevato.
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Vantaggi
:
- Fornisce un raffreddamento più rapido rispetto al gas per alcune leghe.
- Efficiente dal punto di vista dei costi per la lavorazione di grandi volumi
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Limitazioni
:
- Richiede una pulizia post-quench per rimuovere i residui di olio
- Può causare distorsioni in sezioni sottili
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Metodi ibridi
- Doppio raffreddamento gas-olio : Combina la pulizia della tempra in gas con il rapido raffreddamento in olio, spesso utilizzando prima il gas e poi l'immersione in olio.
- Tempra superficiale : Utilizza una pressione del gas di 2-5 bar sulle superfici dell'olio per ottenere gradienti di raffreddamento controllati.
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Considerazioni sul sistema
- Controllo della pressione : Le moderne macchine per presse a caldo sottovuoto integrano una precisa regolazione della pressione per una tempra ripetibile.
- Automazione : I controllori programmabili (PID/PLC a 51 segmenti) automatizzano le velocità di raffreddamento e i tempi di sosta.
- Sicurezza : Le funzioni di protezione da sovratemperatura e di spegnimento automatico impediscono la fuga termica.
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Applicazioni specifiche per i materiali
- Acciai ad alta lega : Preferire la tempra in gas ad alta pressione (10-25 bar).
- Acciai per utensili : Spesso usano la tempra in olio per ottenere la massima durezza.
- Parti a parete sottile : Beneficiano di gas a bassa pressione per ridurre al minimo la distorsione
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Tecniche emergenti
- Raffreddamento a circolazione interna/esterna : I sistemi di raffreddamento forzato migliorano l'efficienza del trasferimento di calore.
- Supporti alternativi : Esperimenti con miscele di elio per ottenere tassi di spegnimento del gas più rapidi.
Tabella riassuntiva:
| Metodo di spegnimento | Caratteristiche principali | Migliore per |
|---|---|---|
| Spegnimento con gas | Utilizza gas inerti (N₂/Ar), pressione 2-25 bar, senza residui | Acciaio inossidabile, acciaio per utensili, parti a parete sottile |
| Tempra in olio | Raffreddamento rapido, conveniente, richiede pulizia | Acciai altamente legati, lavorazione in grandi quantità |
| Metodi ibridi | Combina la pulizia del gas con la velocità dell'olio, gradienti controllati | Geometrie complesse, componenti di precisione |
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