Profili in superlega estrusi a caldo per il motorsport di alto livello
Un cliente che opera ai massimi livelli del motorsport ha sviluppato una superlega a base di titanio di nuova generazione e cercava una soluzione per formarla. Il requisito andava oltre le dimensioni, perché il processo stesso doveva migliorare le proprietà del materiale invece di limitarsi a dargli una forma. Le tecnologie di formatura convenzionali non erano in grado di lavorare la lega, e la sezione richiesta era semplicemente tonda, una geometria raramente associata all’estrusione a caldo. Montanstahl ha sviluppato un processo di estrusione multistadio con parametri rigorosamente definiti, che ha rispettato le dimensioni richieste e allo stesso tempo ha calibrato la microstruttura della barra finita.
La tecnologia aerospaziale arriva in pista
Condizioni operative straordinarie richiedono materiali straordinari, e l’ambiente all’interno di un motore da competizione è vicino al limite di ciò che una lega può sopportare. I regimi raggiungono i 18.000 giri/min, le temperature di combustione superano i 1.000 gradi Celsius e i gas che circolano nel sistema sono chimicamente aggressivi. I componenti devono resistere a questa combinazione pesando il meno possibile, ed è per questo che le tecnologie sviluppate per l’aerospazio sono migrate progressivamente verso le applicazioni automotive e motorsport ad alte prestazioni. Il cliente ha risposto sviluppando una propria superlega di nuova generazione, per poi cercare un partner in grado di formarla. Ciò che rendeva insolita la richiesta era l’aspettativa legata al processo. Dare forma alla barra era necessario ma non sufficiente, poiché l’operazione di formatura doveva anche migliorare le proprietà già eccezionali del materiale, considerando il processo parte della metallurgia e non una fase successiva.
Una finestra di processo ristretta e una geometria inattesa
Le tecnologie di formatura convenzionali non potevano essere applicate in alcun modo a questa superlega, perché le proprietà che la rendono preziosa in esercizio sono le stesse che la rendono resistente alla deformazione. Le finestre di processo disponibili erano estremamente ristrette e richiedevano un controllo preciso, dato che temperatura e pressione dovevano restare entro un intervallo in cui il materiale si deforma senza criccarsi né perdere la propria struttura. Qualsiasi scostamento durante la formatura avrebbe causato un cedimento, eliminando il margine normalmente usato per assorbire le variazioni tra billette o tra lotti di produzione. La geometria aggiungeva un’ulteriore particolarità. L’estrusione a caldo viene di solito scelta per profili complessi con sottosquadri e sezioni elaborate, come descritto nella nostra guida all’estrusione a caldo dell’acciaio e dell’acciaio inossidabile, mentre qui serviva una semplice sezione tonda. La scelta non dipendeva dalla forma, ma da ciò che accade al materiale mentre viene formato.
Contesto applicativo
La risposta è stata un processo di estrusione a caldo multistadio con parametri definiti con precisione, sviluppato in modo che ogni passata mantenga il materiale all’interno della sua stretta finestra di formatura. Il risultato ha rispettato le dimensioni specificate dal cliente ed è andato oltre, perché la sequenza di deformazione è stata progettata per affinare la struttura del grano della lega, così che la barra finita esce dalla linea con proprietà meccaniche superiori a quelle del materiale di partenza. La tecnologia derivata dall’aerospazio arriva sulle piste di tutto il mondo attraverso un componente che dall’esterno sembra ordinario, a ricordare che il progresso si trova spesso sotto la superficie visibile di un pezzo. L’estrusione a caldo è disponibile in tutto il gruppo Montanstahl in acciaio al carbonio, acciaio inossidabile, leghe a base nichel, titanio e superleghe, con capacità produttiva in Svizzera, in Germania e presso Siderval in Italia, e senza quantità minime, per cui è possibile produrre anche una singola barra prototipo. Le domande su leghe, limiti dimensionali e tolleranze trovano risposta nelle Q&A tecniche.