Nello specifico, questo post è dedicato alla produzione di pressofusi destinati ai trattamenti superficiali di cromatura e di verniciatura.

Cromatura

Un pressofuso cromato presenta importanti caratteristiche estetiche e metallurgiche, che lo rendono tecnologicamente molto interessante.                                                                                                 Tale rivestimento permette infatti di conferire al pezzo una vasta gamma di finiture, che ne influenzano profondamente la resa estetica finale: oltre alla cromatura bianca sono ottenibili differenti colorazioni e finiture superficiali (lucida, perlacea o satinata grazie a particolari pretrattamenti). Inoltre, questo trattamento superficiale garantisce al pressofuso una maggiore resistenza ai fenomeni di corrosione, incrementandone anche la resistenza all’abrasione e all’usura superficiale.

Applicare questo trattamento con successo presenta tuttavia sfide non indifferenti: data la reattività della zama ai processi elettrochimici necessari per la cromatura, che avvengono in ambienti acidi, le discontinuità superficiali vengono amplificate e risultano in difettosità che ne compromettono la resa estetica e le proprietà funzionali.

La condizione superficiale richiesta viene spesso raggiunta attraverso trattamenti di pulitura superficiale, avendo cura di non eliminare lo strato a grano fine del pressofuso.

La cromatura risulta pertanto uno dei trattamenti superficiali più difficili da applicare ad un getto in zama: è dunque cruciale un attento design dello stampo e del processo produttivo, che deve essere particolarmente stabile. Il co-design del processo galvanico è inoltre un importante valore aggiunto per ottenere un pressofuso cromato di elevata qualità.

Valenza estetica e funzionale della cromatura

Come anticipato, questo rivestimento può avere due finalità differenti: estetica o funzionale. Nonostante esse non siano necessariamente disgiunte, distinguiamo quindi due processi differenti.

Il primo, per finalità estetiche, prevede la deposizione sulla superficie di zama di tre diversi strati metallici: rame, nickel ed infine un flash di cromo. Il rame alcalino proteggerà la zama dai successivi ambienti acidi, mentre il rame acido (in bagno di acido solforico) uniformerà la superficie e fornirà una base compatibile per il nickel, che garantirà resistenza alla corrosione e una superficie lucida. Infine, un flash di cromo conferirà il colore bianco.

Il processo di cromatura a spessore, per componenti funzionali, prevede invece il deposito diretto di uno spesso strato di cromo sulla superficie di zama. In questi casi lo spessore può superare i 15 micron (un valore decisamente superiore se paragonato ai 0,2 micron della cromatura con funzione estetica). La superficie finale sarà grigia ed opaca, e garantirà ottima resistenza alla corrosione e all’abrasione.

Difettosità riscontrabili in un pressofuso cromato

Soffermiamoci ora su alcune difettosità in particolare, che si possono riscontrare sui pezzi cromati, analizzandone brevemente le cause e le strategie risolutive adottabili, sia in pressofusione, sia durante il trattamento superficiale. Nello specifico, tratteremo le seguenti difettosità:

• Porosità
• Delaminazione
• Solchi

Porosità

Un primo difetto particolarmente diffuso è rappresentato dalla formazione di porosità (anche chiamate vaiolature), ovvero di piccoli crateri circolari (con diametro fino a 0.5mm). Sono solitamente causate da bolle di gas generate durante l’elettrodeposizione non correttamente evacuate, dipendenti da porosità presenti nel substrato di zama, da una superficie non correttamente preparata (con una bagnabilità errata) o da un design non ottimale dei telai. Per evitarle è fondamentale una ottimizzazione del design dello stampo, intervenendo su omogeneità di riempimento e termoregolazione e minimizzando la presenza di zone fredde particolarmente sensibili al difetto. È altresì importante che il processo di stampaggio operi in una condizione di stabilità termica, garantendo pressofusi il più possibile ripetibili per la preparazione successiva. Infine, è bene studiare i telai da utilizzare in galvanica in funzione della geometria del getto, evitando superfici parallele al pelo libero del bagno, per non generare ristagni di bolle di gas.

Delaminazione

Un secondo difetto comune è la mancata aderenza tra i diversi layer, chiamata delaminazione. Essa è causata da porosità intrappolate nel substrato o da fenomeni di corrosione che avvengono tra i diversi strati.

Una corretta analisi della distribuzione delle porosità superficiali è fondamentale per capire come intervenire su stampo e processo produttivo e permetterà di ottimizzare il processo di pulitura e preparazione della superficie. È inoltre importante controllare la stabilità delle condizioni dei bagni galvanici, riducendo i tempi tra le fasi per minimizzare i fenomeni di corrosione.

Solchi

Infine, è possibile riscontrare la presenza di solchi, all’apparenza graffi, su determinate superfici: la loro origine è da ricercarsi in un deposito disomogeneo del rivestimento galvanico che non è in grado di coprire completamente i solchi lasciati dalla lucidatura.

Pur trattandosi di un difetto che non dipende direttamente dal pressofuso (e quindi risolvibile intervenendo sugli spessori depositati e sul design dei telai), anche in questo caso si evidenzia l’importanza di un approccio verticale per ottimizzare il prodotto finito: una superficie del getto omogenea richiederà una lucidatura meno invasiva.

Verniciatura

Un ulteriore trattamento superficiale è la verniciatura.

Similmente alla cromatura, l’applicazione di un film sulla superficie di un pressofuso da un lato conferisce una maggiore resistenza a fenomeni corrosivi e di usura, e dall’altro ha un ruolo fondamentale nel definire le caratteristiche visive finali del prodotto, colore e texture. La finalità è quindi duplice: funzionale e decorativa.

Pur tollerando una condizione superficiale del pressofuso più disomogenea (non è prevista infatti una preparazione meccanica della superficie prima dell’applicazione del rivestimento), la verniciatura di un pressofuso in zama presenta specifici requisiti e difettosità.

Tipologie di verniciatura

Fra i processi di verniciatura più comuni ricordiamo la verniciatura a liquido, che permette di contenere gli spessori depositati e la temperatura di indurimento. Nella verniciatura a polvere, invece, il pigmento viene applicato in forma di polvere sul pezzo e quindi indurito, ottenendo un rivestimento spesso e robusto. Infine, nel processo elettrochimico di cataforesi, il pigmento è depositato immergendo il pezzo in appositi bagni (come nel processo galvanico), garantendo così la copertura di tutte le superfici del pezzo (e non solo quelle raggiungibili con una pistola).

Difettosità riscontrabili in un pressofuso cromato

Buccia d’arancia

Uno dei difetti più comuni del processo di verniciatura è una superficie irregolare detta buccia di arancia, dovuta ad un deposito di vernice eccessivo, o ad una distanza pezzo-ugello ridotta.

Tale difettosità può essere risolta principalmente definendo correttamente i parametri di verniciatura (automatizzando il processo) e migliorando la qualità superficiale del getto, riducendo la presenza di marezzature, sfogliature.

Schivature

Un secondo difetto comune sono le schivature (o occhi di pernice), che si presentano come piccoli crateri (0,2-0,4 mm) dove la vernice non riesce ad aderire.

La mancata adesione è solitamente dovuta ad una contaminazione della superficie di zama da residui oleosi o dei prodotti di verniciatura da additivi siliconici.

Un approccio statistico all’analisi del processo, con l’ausilio di un piano sperimentale ben strutturato, permette di approcciare un fenomeno complesso che coinvolge due tecnologie differenti, identificando le variabili fisiche che influenzano la formazione del difetto per ottimizzare il risultato.

Blistering

Un ulteriore difetto rilevante è quello del blistering: gas o aria intrappolati nel pressofuso, espandendosi durante la cottura della vernice, possono portare alla formazione di “bolle”, ovvero a deformazioni rigide della superficie del pezzo, specialmente in corrispondenza di pareti sottili.

Questo fenomeno è difficilmente risolvibile in verniciatura (le temperature e i tempi di indurimento sono legate al tipo di vernice utilizzata). Diventa quindi fondamentale ottimizzare il processo di riempimento dello stampo, definendo il design più adeguato dei canali anche con l’ausilio dei software di simulazione CFD, al fine di minimizzare le turbolenze che portano ad intrappolamenti di aria. Inoltre, l’adozione di un sistema per lo stampaggio sottovuoto aiuta fortemente a ridurre l’incidenza di questa anomalia.

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Definizione di articoli in zama per elettromeccanica

L’elettromeccanica è “il ramo delle costruzioni meccaniche che riguarda le macchine e gli apparecchi elettrici, come motori, generatori, veicoli elettrici” (fonte: Elettromeccanica, in Enciclopedia Treccani).  Partendo da questa premessa, sebbene la definizione di elettromeccanica sia molto ampia, in questo post abbiamo preferito concentraci su componenti destinati a macchine utensili che devono avere proprietà che ne consentano le migliori prestazioni in ambienti critici. Rimandiamo ad un altro post invece la trattazione di tutti quegli articoli che, anche se inseriti in apparecchiature elettromeccaniche, sono destinati a prodotti per l’edilizia e non hanno quindi gli stessi requisiti tecnici di resistenza e robustezza che sono invece necessari per i componenti impiegati in ambito industriale.

Proprietà dei prodotti in zama per elettromeccanica

Gli articoli in zama per elettromeccanica hanno numerose proprietà che ne garantiscono il funzionamento in ambienti critici e con sollecitazioni particolari, tra queste ricordiamo:

• Resistenza, durezza e rigidità
• Ottima qualità superficiale
• Schermatura nei confronti dell’interferenza elettromagnetica
• Proprietà anti scintillante
• Fluidità

Analizziamole ora una per una.

Resistenza, durezza e rigidità

La scelta della zama in questo settore è determinata dalle proprietà di resistenza, durezza e rigidità che rendono il materiale adatto a proteggere gli elementi elettrici ed elettronici delle macchine utensili e produttive. Ad esempio, un housing in zama per la protezione dei componenti elettrici ed elettronici, garantisce che gli elementi non vengano rovinati proteggendoli da sollecitazioni ambientali e urti.

Per una panoramica sulle proprietà della zama e delle differenti leghe di zinco consigliamo di leggere l’articolo Le migliori leghe di zinco per la pressofusione a camera calda.

Ottima qualità superficiale

Un altro aspetto rilevante nella produzione di componenti in zama e nel dettaglio di componenti in zama per elettromeccanica è la possibilità di stampare, parola che in gergo è utilizzata per produrre, gli articoli sottovuoto. Stampare sottovuoto garantisce di ottenere componenti dall’ottima qualità superficiale e privi di difetti, come ad esempio le inclusioni di bolle d’aria. Questo è particolarmente importante in un settore come l’elettromeccanica in cui è necessario proteggere i componenti dalle ossidazioni derivanti dall’ambiente in cui operano con verniciature e trattamenti superficiali specifici.

Per scoprire di più sui trattamenti superficiali dei componenti in zama rimandiamo al post Vernici, placcature e altri tipi di rivestimenti superficiali.

Ma come è possibile stampare sottovuoto?

Questa possibilità è data dalla valvola del vuoto per la pressofusione di zinco. La valvola del vuoto per la pressofusione di zinco è una tecnologia inventata nel 1983 in Bruschi che ha permesso all’azienda di acquisire un importante vantaggio competitivo rispetto alla concorrenza. Per conoscere la storia la storia dell’invenzione della valvola del vuoto consigliamo di leggere il post  The history of vacuum valve in zinc die casting.

Schermatura nei confronti dell’interferenza elettromagnetica

Le buone proprietà schermanti nei confronti dell’interferenza elettromagnetica (Electromagnetic Interference, EMI) della zama sono particolarmente importanti laddove è necessario proteggere la strumentazione elettronica. Per questa ragione la zama è particolarmente indicata per la costruzione di case di alloggiamento di schede madri ed altri tipi di componenti elettronici.

Proprietà anti scintillante

La zama è inoltre un materiale anti scintillante, questo la rende adatta ad essere impiegata in ambienti di lavoro in cui le scintille rappresentano un rischio di incendio o di esplosione.

Fluidità

Infine, la fluidità della zama consente di ottenere, direttamente in fase di stampaggio e senza la necessità di lavorazioni successive, componenti dall’elevato grado di dettaglio caratterizzati da sagome che possono essere anche molto complesse. Questa proprietà della zama si rivela quindi particolarmente utile nel caso di componenti assemblati con altri tipi di materiali quali, ad esempio, acciaio e alluminio.

Panoramica di prodotti in zama per elettromeccanica

Analizziamo ora alcuni articoli in zama per elettromeccanica spiegandone funzionalità e caratteristiche salienti. Questo elenco non vuole essere esaustivo, perché sono in fine le soluzioni che si possono realizzare in zama, ma vuole dare un’idea delle possibilità che si possono esprimere con le leghe di zinco.

Protezione per interruttori

In determinati ambienti, come ad esempio gli stabilimenti produttivi o le cabine degli aeromobili, è necessario proteggere gli interruttori per evitare che azionati inavvertitamente. La zama, in questo caso, si rivela un materiale particolarmente indicato perché, a differenza della plastica, non rischia di deformarsi se sottoposta a pressione fornendo così la protezione ideale all’interruttore.

Il prodotto in fotografia, qui riportato in tre varianti cromatiche, serve appunto per proteggere un pulsante. Tutti i particolari sono ottenuti direttamente in fase di stampaggio, senza necessità di lavorazioni meccaniche successive. È tuttavia la qualità superficiale a rendere la zama particolarmente competitiva nella produzione di questo componente: la superficie è liscia e levigata, senza inclusioni d’aria o altri difetti superficiali, e risulta così perfetta per essere verniciata.

Alloggiamento per interruttori

Il prodotto in fotografia è invece un alloggiamento per pulsanti inseriti in un piano comandi. Questo componente ha sia requisiti tecnici e funzionali che requisiti estetici: deve infatti essere in metallo per la robustezza richiesta negli impianti in cui viene installato, ma presenta anche una parte in vista che deve quindi presentarsi priva di difetti superficiali. Anche in questo caso, viste le necessità del cliente, come nel caso della protezione per interruttori, è stata quindi adottata la tecnologia del vuoto. La valvola del vuoto si rivela poi fondamentale nella realizzazione dei dettagli che permettono l’inserimento dell’alloggiamento nel piano comandi. Il trattamento superficiale di questo prodotto è la nickelatura, un trattamento sia estetico che protettivo.

Attuatori di fine corsa e pressostati

Sia gli attuatori di fine corsa che i pressostati sono dei componenti con elementi in zama destinati a macchine utensili ed automazioni. Gli attuatori di fine corsa, come è reso evidente dal nome, servono a produrre un output in reazione alla fine della corsa di un componente. Hanno quindi un campo di applicazione molto ampio e possono essere installati in automazioni di vario tipo. I pressostati invece misurano la pressione di un liquido all’interno di un sistema, e vengono quindi installati su strumentazioni che richiedono pressioni specifiche come alcuni tipi di freno e macchine utensili.

Nell’immagine di sinistra è riportato un attuatore di fine corsa mentre nell’immagine di destra un pressostato.

Per entrambi i componenti la scelta della zama è determinata da specifiche simili a quelle dei prodotti menzionati precedentemente. Agli articoli in zama per elettromeccanica è infatti richiesta robustezza e resistenza in ambienti critici. La robustezza è fondamentale per proteggere la componentistica elettronica e meccanica ospitata all’interno del prodotto, mentre la resistenza in ambienti critici viene raggiunta attraverso specifici trattamenti superficiali. Nel caso di questi prodotti, dopo una prima cromatazione, è stata scelta una vernice a polvere e la resistenza dei componenti alle sollecitazioni ambientali è stata misurata attraverso il test a nebbia salina.

Come per i prodotti illustrati in precedenza, inoltre, sia per ottenere la qualità superficiale necessaria ad una deposizione ottimale delle vernici sia per la realizzazione dei piccoli dettagli richiesti dalla geometria dell’oggetto la tecnologia utilizzata è quella della valvola del vuoto.

Conclusioni

Come abbiamo potuto vedere le applicazioni degli articoli in zama per elettromeccanica sono numerose. Infatti, l’elettromeccanica è un settore che, a vari livelli, può beneficiare delle caratteristiche dei prodotti in zama, sia per quanto riguarda la produzione di case o custodie protettive sia per quanto riguarda la realizzazione di elementi funzionali come gli attuatori di fine corsa e i pressostati. Come precedentemente definito le leghe di zinco hanno caratteristiche che le rendono materiali poliedrici: abbiamo visto solo qualche esempio di come è possibile utilizzarle nel campo dell’elettromeccanica, ma le possibilità sono molte e molte di più.

Contattaci per discutere di come i componenti in leghe di zinco possono essere elementi importanti nel settore dell’elettromeccanica, compila il form o visita la nostra pagina Contatti.

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 I vantaggi competitivi di lampadari e faretti in lega di zinco

Nel mercato dell’illuminazione sono ricercati requisiti che i componenti in zama sono perfettamente in grado di soddisfare, esploriamone alcuni:

Impiego con faretti alogeni e lampadine a basso impatto energetico

Nel 2005, con la direttiva 2005/32/EC, l’Unione Europea ha introdotto la graduale sostituzione delle lampadine a incandescenza e dei faretti alogeni con prodotti a minor impatto energetico: come i faretti a led e le lampadine a basso consumo.

Questa direttiva ha cambiato completamente la situazione del mercato dell’illuminazione, permettendo a produttori e designer di virare su nuove tecnologie e di ampliare il ventaglio di possibilità: sia nella scelta dei materiali, che nella progettazione dei prodotti.

Una delle conseguenze dell’impiego di queste nuove tecnologie di illuminazione è che le leghe di zinco sono diventate competitive rispetto ad altri metalli.

Se prima, infatti, le alte temperature raggiunte dai sistemi di illuminazione imponevano la realizzazione di articolati sistemi di dispersione del calore, che limitavano di fatto l’impiego della zama, con la nuova normativa è stato possibile impiegare la zama per la realizzazione di lampade e faretti dalle forme e dalle qualità innovative.

Sostenibilità del processo produttivo

Le lampadine a basso impatto energetico e i faretti a led permettono di risparmiare sul costo della bolletta elettrica perché per produrre illuminazione impiegano meno energia di altre tecnologie: questo significa maggior saving per l’utente finale e maggiore sostenibilità ambientale in senso globale.

Restando in tema sostenibilità globale anche la zama, in maniera differente, permette un importante risparmio di energia: rivelandosi così una scelta vincente. Fondere e lavorare le leghe di zinco richiede infatti meno energia di quella necessaria per i trattamenti di altri metalli o leghe metalliche.

In aggiunta, sempre restando in tema sostenibilità, i prodotti in zinco, una volta concluso il loro ciclo vitale sono riciclabili al 100%.

Il processo produttivo dei componenti in lega di zinco è quindi un processo energeticamente meno dispendioso di altri e, insieme al minore dispendio energetico del sistema di illuminazione e alla riciclabilità dei prodotti, consente al produttore che sceglie di servirsi di questi articoli di effettuare scelte davvero consapevoli. I vantaggi derivanti dalla scelta della zama per componenti di lampade e faretti non si ripercuotono poi solo sul produttore di articoli per l’illuminazione, ma anche sul consumatore finale e sull’ambiente. Il produttore avrà un saving sulla realizzazione dei componenti, il consumatore finale più scelta e più risparmio, il tutto rispettando il pianeta e le sue risorse.

 Durata di vita degli stampi

La temperatura di fusione della zama, inferiore a quella di altri metalli o leghe metalliche, si traduce in un ulteriore vantaggio per il produttore di articoli per l’illuminazione. Infatti, minore è la temperatura di fusione del metallo, minori saranno l’usura e la corrosione alle quali è sottoposto lo stampo.

Ciò si traduce in un importante vantaggio in termini di durata di vita dello stampo e di diminuzione del numero di interventi di riparazione e manutenzione necessari alla mass production.

Grazie alla scelta della zama e al processo di pressofusione a camera calda, con il quale la lega metallica è lavorata, il produttore di articoli per l’illuminazione potrà quindi realizzare grandi volumi di prodotti per lunghi periodi di tempo a fronte di un investimento iniziale per lo stampo che non comporterà ulteriori spese sul medio e lungo termine.

Possibilità di realizzare forme e geometrie complesse con un elevato grado di dettaglio

Lampade, lampadari e faretti sono oggetti di design e spesso le loro forme sono articolate e complesse. Le leghe di zinco, grazie alla loro fluidità, consentono di realizzare la sagoma desiderata dal cliente direttamente durante il processo di pressofusione senza la necessità di ulteriori lavorazioni meccaniche.

Oltre alla possibilità di realizzare qualsiasi tipo di forma e di geometria la fluidità delle leghe di zinco permette anche di ottenere, sempre in fase di stampaggio, tutti quegli elementi necessari alla funzionalità del prodotto come filetti, fori, tasselli e alette per l’eventuale dispersione del calore.

Le leghe di zinco consentono poi di creare componenti con spessori estremamente sottili: in questo modo si riduce la quantità di materia prima impiegata. Nel caso dei articoli per l’illuminazione il vantaggio non è solo economico ma è anche funzionale: lampade e faretti dalle forme più fini possono essere appesi con più facilità e possono essere meglio integrati nell’ambiente di arredamento.

Fattore estetico: trattamenti superficiali

Infine, anche per quanto riguarda i trattamenti superficiali i pressofusi in zama si rivelano competitivi rispetto a prodotti realizzati con altri tipi di metalli.

I pressofusi in lega di zinco consentono lavorazioni di massa a basso costo come la vibratura la sbavatura termica con notevole vantaggio anche per quanto riguarda i tempi di consegna. Inoltre, la superficie dei pressofusi in lega di zinco è ideale per ricevere diversi tipi di trattamento superficiale come cromatura, doratura, verniciatura a liquido e a polvere. In questo modo i prodotti possono assumere l’aspetto esteriore richiesto dal cliente.

In un mercato come quello dell’illuminazione questa caratteristica di grande adattabilità è molto importante perché consente ai prodotti di integrarsi armonicamente con i diversi stili e ambienti di arredamento, permettendo un catalogo più ampio e aiutando i designer ad esprimere tutta la loro creatività.

Componenti per illuminazione: case study

Dopo aver analizzato alcune delle ragioni per le quali i componenti in zama sono competitivi e particolarmente indicati per il mercato dell’illuminazione esamineremo ora alcuni prodotti evidenziandone caratteristiche e particolarità.

Corpo per i faretti da incasso

Questo componente, dalle linee semplici ed eleganti, ospita e incornicia il faretto che viene incassato nella parete. La cornice del faretto può essere tonda o quadrata, ma può anche assumere forme più complesse per soddisfare le esigenze di design del produttore. La varietà di trattamenti superficiali, cromatura, doratura, verniciatura a polvere o a liquido, come precedentemente esposto, consente poi grande versatilità al prodotto che può essere inserito in diversi ambienti di arredamento.

Lampada da tavolo: supporto per led

In questo caso il cliente desiderava un prodotto lucido, in grado di riflettere la luce, caratterizzato da linee semplici e pulite. La zama ha consentito, con un numero di lavorazioni estremamente limitato, di ottenere componenti con gli spessori sottili richiesti dal design dell’oggetto e che, in aggiunta, avessero una superficie liscia e priva di difetti perfetta per la cromatura.

 Faretto regolabile per negozi

Questo faretto regolabile è destinato all’illuminazione delle vetrine dei negozi: dove la necessità è quella di dirigere la luce in particolari direzioni. Il prodotto è costituito da due componenti: la custodia mobile e il disco esterno. Il disco è il supporto della custodia che, come anticipato, può essere regolata per orientare la direzione del fascio luminoso.

Per il prodotto in fotografia la verniciatura scelta dal cliente è una verniciatura bianca, in questo modo, infatti, il disco si confonde con la parete della vetrina senza interferire visivamente con l’esposizione dei prodotti che illumina.

Anello per faretti a cavo

I faretti a cavo sono ideali per tutti gli ambienti in cui è necessario illuminare una sala in tutta la sua lunghezza. Il sistema di illuminazione consente infatti di montare, su binari paralleli, il numero di faretti desiderato e di orientarli a seconda delle proprie esigenze.

Questo anello per faretti a cavo è un prodotto ideato per un’illuminazione minimalista ed elegante. La sua superficie è cromata e si presenta liscia, lucida, brillante e priva di ogni minimo difetto.

Il prodotto, inoltre, è rappresentativo della capacità della zama di raggiungere spessori sottili. Infatti il pressofuso è stato ottenuto, direttamente in fase di stampaggio, con tutti gli elementi che ne assicurano la chiusura e la funzionalità. La riduzione degli spessori, con la diminuzione di peso che comporta, risulta poi ottimale per un sistema di illuminazione a cavo.

 Case per faretti a cavo

Questo prodotto è un articolo di design con una forma particolare che integra un sistema per la dispersione del calore. Anche in questo caso è stata la libertà produttiva consentita dalla zama a permettere di realizzare, in un unico componente, tutti i dettagli richiesti dal cliente.

Nella fotografia si può notare come la superficie dei pressofusi in lega di zinco consenta un risultato ottimale della doratura: anche questo prodotto spicca per la lucentezza e la qualità della sua superficie.

Conclusioni

Gli articoli per l’illuminazione realizzati in lega di zinco, che siano lampadari, lampade o faretti, sono quindi prodotti in grado di distinguersi e di essere vantaggiosi sotto molti punti di vista. Dal punto di vista della creatività e del design permettono infatti un grande libertà di progettazione consentendo di realizzare, con un processo di mass production, prodotti dalle forme insolite e particolari.

Inoltre, i pressofusi in zama, per il grande numero di trattamenti superficiali che possono ricevere, sono particolarmente indicati come componenti di prodotti per l’arredamento perché sono in grado di integrarsi con diversi stili e ambienti.

Infine non sono da sottovalutare i vantaggi economici e ambientali: scegliere la zama come materia prima e la pressofusione come processo produttivo consente di risparmiare a livello energetico e di impiegare materie riciclabili e sostenibili.

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Nella produzione di prodotti che necessitano di un grande impatto estetico, la verniciatura si rivela essere una delle soluzioni ottimali grazie alla sua versatilità applicativa: essa offre, infatti, non solo una grande varietà in termini di colorazioni, ma permette anche di determinare la texture finale del prodotto. Con diversi processi di verniciatura è possibile ottenere prodotti opachi, lucidi o persino metallizzati, ad un costo inferiore rispetto alla galvanizzazione. Inoltre, i prodotti verniciati guadagnano resistenza superficiale grazie agli strati aggiuntivi e alla passivazione che precede la verniciatura.

Tuttavia, come in ogni processo industriale, ci sono diversi fattori che rischiano di compromettere la riuscita ottimale del prodotto. In particolare, nel settore della pressofusione, alcuni errori possono essere più comuni di altri, ad esempio:

• Variazioni di tinta
• Effervescenze
• Blister
• Distorsioni
• Spelature
• Sverniciature
• Puntinature
• Riporto insufficiente o sottile
• Buccia d’arancia

Vediamo ora più nel dettaglio questi difetti di verniciatura, le loro cause e come prevenirli.

Variazioni di tinta

Le variazioni di tinta possono riguardare il singolo componente, che presenta quindi aree di colori diversi tra loro o ombreggiature localizzate, oppure partite di uno stesso prodotto verniciate in infornate diverse, che presentano colorazioni diverse dall’infornata precedente.

Queste discromie possono essere causate da una vernice in polvere scaduta o mal conservata, dalla presenza di fumi che anneriscono alcune parti del prodotto, oppure da variazioni nella temperatura o nel tempo di cottura tra un’infornata e la successiva.

Durante la verniciatura infatti i pezzi vengono riscaldati per facilitare l’applicazione della vernice in polvere, e successivamente possono essere esposti a raggi UV o riscaldati più volte in base al trattamento e al finishing richiesto. Per questo motivo è fondamentale che i tempi e le temperature impostati per la prima infornata corrispondano a quelli delle seguenti e che non vengano modificati durante la produzione. Inoltre, il controllo della temperatura dovrebbe essere effettuato con sistemi di acquisizione durante tutto il processo utilizzando pirometri correttamente calibrati.

Effervescenze

Le effervescenze si presentano come piccole bolle, molto simili ai blister ma di dimensioni ridotte e solitamente più numerose, talvolta caratterizzate da un foro centrale. Solitamente sono causate da intrappolamenti di acqua o solvente rimasti nelle porosità del pezzo, che emergono a seguito del riscaldamento.

Questi intrappolamenti possono essere evitati pulendo e asciugando meglio i componenti, ad esempio attraverso una pre-cottura a 100°C, oppure preferendo l’uso di aria calda a quello del vapore per asciugarli.

Blister

I blister si presentano come bolle superficiali aderenti al metallo, solitamente non più grandi di 8 mm. I blister non sono propriamente difetti di verniciatura, quanto più difetti del pressofuso stesso, causati da intrappolamenti di aria e porosità sotto la superficie che sono riemersi a causa del riscaldamento del componente.

Per evitare questo problema è possibile migliorare la distribuzione di porosità nel getto attraverso uno studio di simulazione, e testare i componenti riscaldandoli prima di passare alla fase di verniciatura. In alternativa, si può provare a ridurre il tempo di permanenza nel forno ed utilizzare la temperatura più bassa possibile.

Distorsioni

Questi difetti di verniciatura sono più rari rispetto ai precedenti, ma comunque interessanti: si verificano quando un componente non riesce a sostenere la cottura e subisce un creep a seguito del riscaldamento in forno, oppure quando i supporti per la verniciatura esercitano una forza eccessiva, deformando il componente.

Per risolvere il problema, si dovrebbero evitare temperature troppo elevate e controllare il posizionamento e la forza applicata dai supporti. In alcuni casi può essere necessario modificare il design del componente stesso: è consigliabile chiedere aiuto al proprio fornitore di fiducia, in modo da assicurarsi che il design sia adatto ai processi al quale dovrà essere sottoposto.

Si tratta di una piccola accortezza preliminare che può però aiutare a prevenire problemi successivi, sia nei trattamenti superficiali che nelle successive fasi di assemblaggio e utilizzo del prodotto.

Spelature

Le spelature si presentano come aree dove la vernice è applicata in maniera irregolare o tende ad essere facilmente rimovibile. Questo solitamente succede a causa di contaminazioni sulla superficie con oli, grassi, ossidi, polveri ma anche impronte digitali. È un problema facilmente evitabile tramite una pulizia attenta dei componenti e l’utilizzo di guanti per la manipolazione dei componenti.

Sverniciature

Questi difetti di verniciatura sono tipici dell’uso di vernice a polvere elettrostatica.

In questa particolare tecnica di verniciature si genera un campo elettrico tra la punta della pistola da verniciatura ed il pezzo da verniciare e, normalmente, questo aiuta l’adesione della polvere alla superficie in modo omogeneo, ma può capitare che, quando il componente presenta nicchie o canali sulla superficie, si crei una gabbia di Faraday e che il campo elettrico segua le zone a bassa resistività, ovvero i bordi del canale. Si avranno quindi accumuli di vernice nel contorno della nicchia, e mancanza di vernice sulla superficie interna.

Per evitare queste situazioni e assicurarsi che la vernice possa raggiungere anche le cavità è consigliabile ridurre il voltaggio della pistola: in questo modo si ridurrà anche la forza del campo elettrico vicino alla superficie del componente. Diminuendo la forza del campo elettrico migliora la penetrazione delle particelle nella gabbia di Faraday, poiché la forza che spinge le particelle di polvere verso i bordi delle nicchie sarà indebolita.

Nella progettazione di un pezzo destinato alla verniciatura a polvere elettrostatica sarà comunque buona norma cercare di evitare fori profondi e zone a curvatura elevata.

Puntinature

Le puntinature si presentano come granuli di piccole dimensioni sotto lo strato di vernice. Solitamente compaiono in gruppi e sono dovuti alla presenza di polvere sul pezzo. Per evitarne la formazione è necessario assicurarsi della pulizia degli ambienti e dei pezzi anche in fase di stoccaggio, pulendoli con panni elettrostatici o con un getto di aria compressa.

Riporto insufficiente

Con questo termine si identificano quelle zone dove la verniciatura appare trasparente o insufficiente, solitamente localizzate lungo gli spigoli del componente. Possono essere dovute sia a problemi di tipo quantitativo, dovuti ad uno scarso dosaggio della polvere, o a parametri di spruzzatura inadatti al componente da verniciare.

Inoltre, potrebbero esserci problemi tecnici con la messa a terra che causano interferenze nei campi elettrici, ostacolando il processo di adesione. In tutti questi casi, la soluzione è il controllo e l’eventuale correzione dei parametri e dei errori nel processo.

Buccia di arancia

Come suggerisce il suo nome, questo difetto rende la superficie del pezzo verniciato simile alla buccia di un’arancia: invece di apparire lucida e omogenea, presenta piccoli bozzi che la rendono ruvida al tatto. Si tratta di un difetto dovuto a strati troppo spessi di vernice: è quindi sufficiente controllare il funzionamento degli ugelli, il loro posizionamento e modificare le impostazioni del sistema in modo tale da depositare uno strato più sottile.

In conclusione, abbiamo visto quali sono i difetti di verniciatura più comuni nell’ambito della pressofusione, analizzando per ognuno le cause scatenanti ed esponendo le giuste modalità e i giusti consigli per evitarli. In questi casi, la soluzione migliore è sempre affidarsi a fornitori esperti e fidati, che sappiano consigliare il tipo di pre-finitura migliore per il processo di verniciatura desiderato in modo da ridurre il rischio di formazione di difetti superficiali.
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• Blister
• Puntinatura
• Bruciature
• Noduli
• Sfogliature

La finitura superficiale

La finitura superficiale gioca un ruolo cruciale per moltissimi prodotti in lega di zinco: spesso il motivo principale per cui si predilige l’uso della zamak per la creazione di un componente è proprio la grande varietà di finiture e colorazioni che offre, sia attraverso la placcatura sia attraverso la verniciatura. Per questo motivo è importante conoscere e saper prevenire i difetti legati alla qualità superficiale dei pressofusi.

I difetti di finitura superficiale possono essere dovuti a diverse cause, che spaziano dalla qualità del getto a problemi in fase di pre-finitura o finitura.  Con pre-finitura si intendono tutte quelle lavorazioni necessarie a preparare il prodotto per i successivi trattamenti di elettrodeposizione o verniciatura, come ad esempio sbavatura, vibratura, pulitura e lucidatura. A seconda della causa scatenante, si possono riscontrare diversi tipi di difetti, ma alcuni sono più comuni di altri.

Tra i difetti più diffusi ci sono i blister e le puntinature: si tratta di difetti che possono essere causati da molteplici fattori, per i quali sarà necessaria un’analisi più approfondita per individuare la causa e procedere alla correzione.

Oltre ai blister e alle puntinature, ci sono altri tre tipi di difetti superficiali facilmente riconoscibili: le bruciature, i noduli e le sfogliature.

I blister

I blister si presentano come delle vesciche in rilievo rispetto alla superficie del pezzo, e le loro dimensioni possono variare a seconda della causa della loro formazione. I blister possono essere infatti causati da difetti nel pressofuso, errori in fase di pre-finitura o errori in fase di elettrodeposizione.

Blister da pressofusione

Questo tipo di blister può essere causato da impurità nella lega, ad esempio dalla presenza di piombo e cadmio, o dalla corrosione intergranulare, ma anche da difetti di stampaggio quali giunzioni fredde e porosità superficiale.

In questi casi i blister si presentano come vesciche rotonde, di grandi dimensioni e dure al tatto. Per una migliore analisi del difetto, sarà necessario tagliare la vescica con una lama affilata: sarà così possibile osservare che, sezionando il blister, si taglierà anche il pressofuso. Tutte queste caratteristiche identificano blister formati a causa di una porosità sub-superficiale sviluppatasi in fase di stampaggio: per questo motivo sarà necessario ridurre la porosità superficiale.

Blister da pre-finitura

Come già detto, i blister non sono sempre causati da difetti nel pressofuso, ma possono formarsi anche a seguito di errori in fase di pre-finitura. Ad esempio, durante la preparazione di un pezzo per l’elettrodeposizione bisogna prestare molta attenzione alla presenza di ossidazioni, corrosioni e altre contaminazioni della superficie del metallo. Infatti, nel caso in cui la superficie non sia perfettamente pulita al momento dell’elettrodeposizione, si assisterà alla formazione di gruppi di blister tondi: tagliando questi blister, il metallo sottostante resterà esposto ed, osservando la sezione al microscopio, sarà ben visibile lo strato di materiale ossidato che ha provocato il problema.

Per evitare queste situazioni, è buona norma evitare ritardi tra colata del getto, pulitura ed elettrodeposizione così da ridurre la probabilità di ossidazioni superficiali. Nel caso in cui non sia possibile evitare un ritardo, ad esempio se ci si rivolge ad un fornitore esterno, una soluzione potrebbe essere di immergere il componente in una soluzione in grado di inibire la corrosione, che andrà poi rimossa prima di procedere alla placcatura. Se, nonostante tutte queste accortezze, si dovessero comunque individuare segni di corrosione sul pezzo, è possibile effettuare una pulitura tramite vibratura meccanica o usando un acido.

Blister causati dall’elettrodeposizione

Un altro tipo di blister facilmente riconoscibile è quello causato da una cattiva adesione tra lo strato di nickel e quello di rame, o tra nickel e cromo. Queste vesciche sono spesso numerose, di forma irregolare e distribuite sull’intera superficie del pezzo, anche distanziate tra loro. A differenza delle precedenti risultano facilmente scalfibili e, una volta rimosse, lasciano scoperto lo strato di rame o di nickel sottostante.

Per evitare la formazione di questo difetto, è necessario assicurarsi che lo strato di rame protettivo sia sufficientemente spesso, che il tempo intercorso tra nickelatura e ramatura sia minimo e che i bagni in cui il componente verrà immerso siano privi di impurità.

La puntinatura

A differenza dei blister, le puntinature sono sempre legate ad errori in fase di pre-finitura o finitura superficiale. Esse si presentano come piccole escrescenze la cui forma e disposizione dipende dalla causa scatenante. Ci sono 4 cause principali per la formazione di puntinature: residui di solvente o schizzi di acido sulla superficie del pezzo, presenza di bolle di idrogeno o formazione di gas nei bagni galvanici.

Nel caso in cui la puntinatura sia dovuta ad un residuo di solvente che ostacola il deposito dello strato rameico si otterranno puntinature disposte in catene o ad anello, mentre se la causa è uno schizzo di materiale corrosivo imprevisto, la disposizione delle puntinature avrà una forma irregolare.

Per risolvere il difetto nel primo caso è possibile cambiare sistema di sgrassaggio, o aggiungere un bagno in liquido freddo tra la fase di sgrassaggio e quella di rivestimento superficiale. La temperatura gioca infatti un ruolo fondamentale in queste fasi: talvolta può essere sufficiente regolare la temperatura dei getti o far trascorrere maggior tempo tra il trattamento in liquido e quello in vapore per evitare la formazione di puntinature che rovinerebbero la finitura superficiale.

Nel caso invece di puntinature a gruppi irregolari, è possibile risolvere il problema controllando la provenienza degli schizzi e correggendola, oppure applicando uno strato di rame più spesso per coprire il difetto.

A volte la puntinatura può essere distribuita casualmente e presentarsi come piccoli crateri dai bordi rialzati: questo avviene quando durante la fase di nickelatura alcune bollicine di idrogeno presenti nel bagno galvanico aderiscono alla superficie del componente.

La presenza di queste bolle può essere dovuta a diversi fattori:

• Insufficiente agitazione del bagno galvanico
• Presenza di tensioattivi insufficiente
• Strato di olio sulla superficie del bagno di nickelatura
• Particelle di polvere che aderiscono alla superficie del componente

Per correggere questo errore, sarà quindi necessario monitorare il livello di agenti bagnanti tensioattivi e l’agitazione del bagno galvanico, oltre a proteggere l’atmosfera circostante per prevenire l’infiltrazione di polveri.

Un ultimo tipo di puntinatura è quello causato dalla presenza di gas e bolle nel bagno galvanico: le bolle si adagiano sulla superficie del componente, creando puntinature tonde e profonde, ravvicinate tra loro e presenti solitamente sull’intera superficie. Per prevenire la formazione di questi difetti, sarà necessario individuare la fonte del gas e controllare l’agitazione dei bagni.

Talvolta è possibile che sia la soluzione stessa ad essere naturalmente ricca di gas, e che lo rilasci nel momento in cui raggiunge una determinata temperatura. In questi casi è possibile rimuovere il gas dalla soluzione portandola ad una temperatura superiore a quella prevista per il processo di galvanizzazione e facendola raffreddare nuovamente prima dell’uso.

Le bruciature

Questo difetto si presenta come una macchia di colore brunito e una sfiammata bruciata sulla finitura superficiale, causate da un picco di densità di corrente o da un bagno contaminato: questa contaminazione può essere causata semplicemente dall’uso della soluzione, poiché particelle di zinco potrebbero staccarsi dal componente e alterare la soluzione.

Per evitarne la formazione è quindi sufficiente cambiare periodicamente il bagno o diluire ulteriormente la soluzione aggiungendo elettroliti.

I noduli

I noduli si presentano come piccole escrescenze che rendono granulosa la superficie del pressofuso: sono la conseguenza della presenza di particolato sul pezzo o nella vasca di nickelatura. Per evitarne la formazione è consigliabile filtrare periodicamente la soluzione e fare attenzione alla pulizia dei pezzi.

Le sfogliature

Le sfogliature sono la conseguenza di una mancanza di adesione dello strato superiore di nickel: si presentano come delle venature numerose ed estese, variabili in forma e dimensione. Sono facilmente scalfibili con un unghia o una lama, e rendono visibile lo strato sottostante.

Le cause sono identificabili in base alla posizione del difetto: se il distacco è formato tra il deposito di Rame e di Nickel, le cause potrebbero essere soluzione contaminata, ritardi di processo oppure attivazione insufficiente. Se invece le sfogliature si sono formate tra lo strato lucido e quello semilucido di nickel, la causa potrebbe essere la passivazione del deposito semilucido. Infine, se la formazione si verifica all’interno del deposito lucido di Nickel, solitamente è dovuta a pulsazioni o interruzioni di corrente durante la deposizione.

In tutti questi casi, per evitare la formazione delle sfogliature sarà quindi necessaria la purificazione delle soluzioni, mentre nell’ultimo caso sarà necessario monitorare il flusso di corrente per evitare interruzioni durante il processo.

Come si è visto, lavorando con la cromatura e l’elettrodeposizione sui prodotti in lega di zinco è possibile incappare in numerosi difetti superficiali, dovuti sia alla qualità del pressofuso che ad errori nei processi di finitura superficiale e cromatura. Alcuni di essi possono tuttavia essere evitati attraverso un monitoraggio costante dei bagni galvanici e delle soluzioni, e un attenta pulizia dei componenti e dell’ambiente di lavoro.

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