Cosa rende i metalli lavorabili? La straordinaria lavorabilità dei metalli è strettamente legata alla loro struttura cristallina unica. Gli atomi all’interno del reticolo cristallino sono organizzati in piani che possono scorrere gli uni sugli altri quando sottoposti a forze esterne, permettendo deformazioni controllate senza causare fratture.
Questa proprietà, unita alla possibilità di modificare la microstruttura attraverso lavorazioni meccaniche e termiche, consente di adattare i metalli a una gamma incredibilmente ampia di applicazioni. Esplorando alcune delle principali lavorazioni, possiamo capire come queste influenzano la struttura del materiale a livello atomico e ne determinano le proprietà finali.
Taglio laser
Il taglio laser, ad esempio, è una tecnologia di precisione che sfrutta un fascio di luce concentrata per fondere o vaporizzare il metallo lungo un percorso predefinito. A livello tecnico, un raggio laser riscalda rapidamente il materiale fino al punto di fusione o sublimazione, mentre un getto di gas pressurizzato rimuove i residui. A livello atomico, il fascio laser fornisce energia sufficiente a rompere i legami metallici nelle regioni colpite, trasformando il metallo in uno stato liquido o gassoso. L’area adiacente al taglio, nota come zona termicamente alterata, subisce modifiche significative: il calore intenso può alterare la dimensione dei grani cristallini, rendendo il materiale più fragile o, in alcuni casi, più duro. Il controllo preciso della potenza del laser e della velocità di taglio è essenziale per minimizzare questi effetti indesiderati, garantendo bordi netti e una finitura di alta qualità.
Piegatura
Un’altra lavorazione comune è la piegatura, che consente di deformare il metallo per ottenere angoli o curve. In questo processo, il materiale viene sottoposto a compressione su un lato e a trazione sull’altro, superando il suo limite elastico per indurre una deformazione plastica permanente. A livello atomico, i piani del reticolo cristallino si spostano, facilitati dalla presenza di dislocazioni, ossia imperfezioni strutturali che consentono agli atomi di muoversi senza provocare fratture. Questo scorrimento, sebbene controllato, porta a un indurimento del materiale a causa della moltiplicazione delle dislocazioni, che intrappolano i movimenti futuri e aumentano la resistenza alla deformazione. Tuttavia, lavorazioni eccessive possono causare microfratture o perdita di duttilità, rischi che vengono mitigati monitorando attentamente le forze applicate e le proprietà del metallo.
Saldatura
La saldatura è un processo che unisce due o più pezzi metallici attraverso la fusione. Durante la saldatura, il calore fonde il metallo nelle aree di giunzione, creando un bagno di fusione che, raffreddandosi, solidifica in una nuova struttura cristallina. A livello atomico, questa fase di raffreddamento porta spesso alla formazione di grani più piccoli nella zona saldata, migliorandone la durezza. Tuttavia, nella zona termicamente alterata, il metallo può subire variazioni strutturali che influenzano le proprietà meccaniche, come una riduzione della duttilità o un aumento delle tensioni residue.
Trattamenti superficiali
Sbavatura, smerigliatura, sabbiatura e lucidatura svolgono un ruolo cruciale nell’ottimizzare la finitura e le prestazioni del metallo. La sbavatura, ad esempio, elimina le irregolarità o i residui di lavorazione presenti sui bordi. Questo processo, sebbene apparentemente semplice, altera la struttura atomica superficiale: rimuovendo i difetti meccanici, si riducono i punti di concentrazione di stress, migliorando la resistenza complessiva del pezzo. La smerigliatura utilizza abrasivi per uniformare la superficie, generando calore e microdeformazioni. A livello atomico, queste microdeformazioni causano un indurimento superficiale attraverso la creazione di dislocazioni che bloccano ulteriori movimenti nel reticolo cristallino.
La sabbiatura, invece, impiega particelle abrasive proiettate ad alta velocità per pulire o modificare la texture superficiale del metallo. Questo trattamento provoca una compressione superficiale e un rafforzamento del materiale grazie alla formazione di una struttura superficiale più densa. La lucidatura, infine, migliora non solo l’estetica, ma anche la resistenza alla corrosione. Levigando la superficie a livello microscopico, rimuove eventuali irregolarità che potrebbero favorire l’accumulo di agenti corrosivi, lasciando una finitura liscia e uniforme.
Ogni metallo può essere lavorato alla stessa maniera? Assolutamente no.
Ogni materiale, infatti, ha le proprie caratteristiche a livello atomico che, come abbiamo appena visto, si riflettono su come reagisce alle diverse sollecitazioni.
Per questo è essenziale conoscere la composizione e le proprietà di ogni metallo per valutare come risponderà a una precisa lavorazione.
Come si individua, di conseguenza, il metallo migliore per realizzare un manufatto di carpenteria? È necessario partire dall’analisi delle prestazioni attese e di come verrà impiegato. In base a tutte le informazioni raccolte, è poi possibile selezionare il metallo che potrà essere sottoposto alle lavorazioni necessarie per garantire i risultati che si vogliono ottenere.
In CIM Laser da oltre 60 progettiamo e realizziamo manufatti di carpenteria metallica anche ad altissima precisione, grazie un know-how approfondito, alla nostra vocazione al problem solving e al nostro esclusivo Protocollo Perfection, un sistema collaudato che ci permette di risolvere criticità produttive e progettuali che ad altri sembrano insormontabili.
Contattaci per sapere come possiamo realizzare anche i tuoi progetti!
Laureato in Scienze Chimica con una Laurea Specialistica in Chimica Fisica e Computazionale; successivamente ha conseguito un Master di II livello in Chimica Verde e il Dottorato di Ricerca in Ingegneria Chimica e Chimica Industriale presso il Politecnico di Milano.
