Stufo dei problemi di stampaggio delle lamiere? Risolvili con la failure analysis

 

scientist using a microscopeTi è capitato di avere gravi problemi di stampaggio delle lamiere, con numeri di scarto esagerati dovuti alla presenza di cricche, rotture o fessurazioni nel particolare finale?
E ti sei disperato senza sapere cosa fare esattamente?

Magari come prima mossa hai provato ad attribuirne la causa ad operazioni errate nel corso della lavorazione plastica (ad esempio raggi di curvatura troppo elevati).
I colleghi dell’ufficio tecnico però ti hanno confermato di aver rispettato i limiti di resistenza alla deformazione del materiale, e così hai scartato l’ipotesi errore di progettazione.

Hai provato a controllare i certificati che ti ha fornito l’acciaieria insieme alle lamiere, ma nulla da fare neanche lì: sulla carta è tutto conforme.
Sulla carta è sempre tutto perfetto, a te però tocca lavorare nella realtà e risolvere i problemi veri, e pure in fretta.
Sui certificati del materiale non ci sono anomalie nei valori di carico di rottura, snervamento, allungamento percentuale.
Così come l’analisi chimica degli elementi di lega mostra valori all’interno dei range di conformità per il tipo di acciaio che stai usando.

Tu però continui con lo stampaggio a freddo delle lamiere e i particolari dopo imbutitura risultano criccati.
E in azienda il nervosismo sale, perché ogni ora persa con la produzione bloccata costa, e pure tanto, e tu sai che anche stavolta ti tocca fare gli straordinari.
Cioè lavorare fino a tardi, perché gli straordinari non so se li pagano.

Se mi avessi conosciuto prima ti avrei mandato a casa presto, perché  se ti fossi rivolto subito a MotivexLab™, nel giro di poche ore avresti scoperto cosa causava le rotture in fase di stampaggio delle lamiere.

Se continui a leggere scoprirai cosa avrei potuto fare per te.
E cosa farò quando smetterai di voler fare tutto da solo, anche quando è davvero semplice e veloce ottenere l’aiuto di chi tutti i giorni analizza casi simili al tuo.
Avrei condotto un’attenta analisi metallografica volta a scoprire le cause di rottura (failure analysis).
Voglio illustrarti come, partendo da un caso recentemente affrontato, la sinergia delle prove distruttive che eseguo presso MotivexLab™, unita all’esperienza maturata in anni passati ad analizzare centinaia di casi simili, è stata risolutiva nel determinare le cause della failure del particolare stampato.

Ma partiamo dall’inizio!
Mi viene consegnato in laboratorio un particolare stampato in lamiera DC01 (norma UNI EN 10130), che presenta un elevato numero di scarti dovuti a fessurazioni nella zona a maggiore curvatura, che sono visibili anche a occhio nudo dopo che la lamiera viene stampata.
La failure analysis è stata fatta sul componente rotto e parallelamente si sono analizzate le caratteristiche del materiale originale e di un nastro di lamiera che non creava problemi di rottura.

Perché in casi di anomalie e rotture riscontrate in fase di stampaggio delle lamiere, poter procedere con un confronto tra materiale ok e materiale ko, è il modo più veloce e risolutivo per evidenziare senza alcun dubbio la causa del difetto.

Sul materiale originale sono state controllate le caratteristiche chimiche, meccaniche e strutturali in modo da stabilire la conformità alla norma di riferimento UNI EN 10130.
Si è proceduto quindi con l’analisi chimica mediante spettrometro a scintilla secondo la norma ASTM E415; ho così constatato che gli elementi caratteristici di questo materiale, ovvero carbonio, fosforo, zolfo, manganese e titanio, erano conformi ai requisiti della specifica.
La successiva prova di trazione a temperatura ambiente, secondo il metodo UNI EN ISO 6892-1, è stata eseguita su provette rettangolari non proporzionali tipo 2.
La prova ha evidenziato valori del carico unitario massimo (Rm), carico unitario di snervamento al valore convenzionale dello 0,2% (Rp0,2) e allungamento a rottura percentuale (A%) conformi alle specifiche.
Ho fatto quindi una prova di durezza Rockwell in scala HRB, secondo la norma UNI EN ISO 6508-1, ottenendo valori di durezza compatibili con la resistenza a trazione (Rm) rilevata dalle prove di trazione a temperatura ambiente, secondo la conversione indicata nella norma UNI EN ISO 18265.
L’indagine è stata completata con un esame microscopico dei materiali ferrosi secondo la norma UNI 3137, e proprio grazie a quest’ultima analisi ho scoperto il motivo delle failure.
L’esame è stato eseguito su una sezione trasversale della lamiera e ha evidenziato una struttura a grani ferritici equiassici e uniformemente distribuiti.

E fin qui è tutto nella norma, dirai!
Tuttavia l’osservazione della struttura ha mostrato anche degli ospiti indesiderati.
Una bestia nera dei metallurgisti: inclusioni di ossidi con morfologia globulare.
Le inclusioni, che possono essere solfuri di forma allungata, ossidi frammentati allineati tipo allumina, ossidi allungati tipo silicato e ossidi globulari dispersi (come quelli del caso che ti sto parlando) sono identificati e conteggiati secondo i metodi per la valutazione delle inclusioni non metalliche tramite immagini tipo UNI 3244, ISO 4967, ASTM E45 e DIN 50602.

Se vuoi saperne di più su questo argomento leggi qui.

Il livello di micropurezza anomalo è stato identificato come la causa della mancata resistenza del materiale alla deformazione plastica.
Le inclusioni infatti, essendo più dure del materiale in cui sono inserite, non si conformano alla deformazione generando vuoti.
Tali vuoti si accrescono per coalescenza, producendo cricche interne fino a formare rotture macroscopiche lungo l’intera sezione.

Identificata la causa delle cricche e delle rotture sui particolari stampati a freddo, ho subito fatto avvisare il cliente sulla natura dell’anomalia riscontrata, così che lui potesse riprendere lo stampaggio delle lamiere con del materiale conforme, non solo per caratteristiche meccaniche e chimiche come riportato nel certificato dell’acciaieria, ma anche per il livello inclusionale.

Questa volta il cliente ha fatto fare un’analisi completa del materiale in accettazione prima di procedere con lo stampaggio delle lamiere, per evitare di commettere l’errore di farsi bastare le informazioni riportate sui certificati forniti dall’acciaieria e ritrovarsi poi con problemi di rotture in fase di stampaggio delle lamiere.

Io invece, terminata la fase di indagine e risolto il problema, mi sono impegnato a scrivere il report in modo che fosse chiaro a tutti quelli che lo avrebbero letto.
So infatti che i report vengono letti un po’ da tutti in azienda,- ufficio qualità, ufficio tecnico, ufficio acquisti, direzione – e qualcuno ha competenze specifiche in ambito metallurgico, qualcuno non le ha.
Il mio impegno è fare in modo che soprattutto chi non le ha, possa capire bene come si sono fatte le analisi e quali a conclusioni sono arrivato.
Per far capire subito la causa del problema ho allegato al rapporto di prova una tabella riepilogativa di confronto tra materiale difettoso e materiale conforme, con una relazione finale di spiegazione dei fenomeni che influiscono sulla deformazione plastica di un materiale in presenza di inclusioni.

Se hai problemi di stampaggio e imbutitura della lamiera e sei stufo di ricevere rapporti di prova in cui non è espressa chiaramente la causa del tuo problema, vuoi smettere di fare tardi al lavoro e vuoi partire immediatamente con un’azione correttiva efficace, ora sai come muoverti e sai che ti basta chiamare MotivexLab™ allo 011 93 70 516 oppure compilare il modulo in fondo alla pagina.

In più sei hai molta fretta di ricevere i risultati, entro 24 ore li avrai sulla tua scrivania. Se no? Ti rimborsiamo.

P.S. Guarda cosa dicono di noi i nostri clienti:

 

 

 

 

2017-05-18T11:26:25+00:00 lunedì, 20 ottobre , 2014|Failure analysis|

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