La fonderia di ghisa lamellare, comunemente detta ghisa grigia, è una lega ferro-carbonio in cui il carbonio è presente sotto forma di lamelle. Queste lamelle, disposte in una matrice di ferrite o perlite, conferiscono alla ghisa grigia una serie di proprietà distintive che la rendono particolarmente adatta a numerose applicazioni industriali.
Il tipo più comune di ghisa è ghisa con grafite laminata. Questa varietà è caratterizzata dal fatto che i carboni di grafite sono presenti sotto forma di lamelle sottili e irregolari. Le lamelle formano molestie tridimensionali in ghisa e forniscono così una elasticità molto bassa da un lato, ma dall'altro anche un'elevata resistenza all'usura e una buona capacità di colata. La ghisa grigia lamellare si ottiene aumentando gli elementi grafitizzanti come il silicio per creare grafite lamellare, una struttura che ne facilita la lavorazione. Tuttavia, questa composizione riduce la resistenza a trazione e non è saldabile. La colata grigia è di solito prodotta come ghisa con grafite lamellare e ha eccellenti proprietà di colata e un'alta efficienza dei costi.
Proprietà e Vantaggi della Ghisa Grigia Lamellare
La ghisa grigia offre una serie di proprietà distintive che la rendono un materiale estremamente versatile. Grazie alla sua struttura lamellare, la ghisa grigia offre una buona capacità di smorzamento delle vibrazioni, una caratteristica fondamentale per ridurre l'usura e il rumore nei macchinari.
È fondamentale che la ghisa presenti caratteristiche come resistenza alla compressione, al taglio, all’usura, oltre a una buona rigidità e un'elevata capacità di smorzare le vibrazioni. Allo stesso tempo, l'effetto notch in ghisa grigia assicura che i componenti in ghisa grigia non siano suscettibili a tacche esterne strutturalmente causate. La ghisa con grafite lamellare può essere non solo ottimamente colata, ma anche particolarmente facile da elaborare.
Queste qualità, combinate con un’ottima lavorabilità, rendono le ghise grigie un materiale altamente versatile che, se utilizzato correttamente, offre ai progettisti soluzioni efficaci e innovative per affrontare diverse sfide progettuali.
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Le fonderie di ghisa lamellare giocano un ruolo cruciale nell'industria moderna, producendo questa lega che, oltre a vantare eccellenti proprietà meccaniche, si distingue per un costo relativamente basso. Rispetto ad altri materiali metallici, questa lega rappresenta la soluzione più economica nel campo delle costruzioni meccaniche, combinando accessibilità economica con buone proprietà meccaniche.
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Processo Produttivo della Ghisa Lamellare
La ghisa lamellare è una lega ottenuta attraverso un processo di fusione in cui la composizione chimica e le condizioni di raffreddamento favoriscono la formazione di grafite in forma lamellare. Queste lamelle interrompono la continuità della matrice metallica, influenzando in modo diretto il comportamento meccanico del materiale. Il controllo della temperatura, della composizione e dei tempi di solidificazione consente di ottenere una struttura omogenea e stabile, fondamentale per garantire prestazioni costanti nei componenti finali.
All’interno del processo produttivo, la ghisa viene colata in stampi progettati per rispondere alle specifiche dimensionali e funzionali del pezzo. Questo permette di realizzare componenti complessi mantenendo un buon equilibrio tra resistenza meccanica, precisione geometrica e ripetibilità produttiva. Nella produzione di ghisa con grafite lamellare, le proprietà meccaniche del prodotto finale possono essere modificate variando i parametri di processo in base alle esigenze.
Applicazioni Industriali
Le ghise grigie trovano applicazione in una vasta gamma di settori, grazie alla loro capacità di adattarsi a molteplici esigenze. Viene ampiamente utilizzata nella realizzazione di componenti fondamentali come basamenti di macchine, cilindri e blocchi motore, che richiedono sia stabilità dimensionale che capacità di resistere a sollecitazioni meccaniche e termiche.
Trova impiego principalmente nell’industria meccanica, automotive, macchine utensili e impiantistica industriale. È utilizzata in componenti come testate e basamenti, valvole e raccordi, grazie alla sua eccellente capacità di smorzare le vibrazioni. La lega di fusione di ferro-carbonio è quindi uno dei prodotti di colata più utilizzati ed è utilizzato in molte industrie diverse per la produzione di componenti con alta resistenza all'usura.
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Designazione e Specifiche Tecniche
Per garantire le prestazioni desiderate, è possibile modificare le proprietà meccaniche della ghisa con grafite lamellare variando i parametri di processo durante la produzione. Tutti i valori presentati di seguito sono ottenuti da provette unificate ricavati da saggi colati separatamente.
Designazione secondo DIN EN 1561
| Unità | EN-GJL-150 | EN-GJL-200 | EN-GJL-250 | EN-GJL-300 | EN-GJL-350 |
|---|---|---|---|---|---|
| Resistenza alla trazione N/mm² | 150 - 250 | 200 - 300 | 250 - 350 | 300 - 400 | 350 - 450 |
| Durezza Brinell HB 30 | 160 - 190 | 180 - 220 | 190 - 230 | 200 - 240 | 210 - 250 |
| Resistenza alla flessione N/mm² | 250 | 290 | 340 | 390 | 490 |
| Tenacità a rottura N/mm² | 320 | 400 | 480 | 560 | 650 |
Tipologie Specifiche di Ghisa Lamellare
Ghisa Lamellare Perlitica - Ferritica EN-GJL-250C EN 16482
La ghisa lamellare perlitica ha una struttura composta da lamine di grafite in accordo con ASTM A 247. Sul perimetro la struttura è composta da grafite fine interdentritica di tipo “D” e “E”. La struttura è principalmente perlitica con meno del 30% di ferrite. Il perimetro è principalmente ferritico con 10 - 20 % di perlite, può contenere fino al 5% di fini carburi dispersi. Non è adatta alla tempra, la sua densità è di 7,2 g/cc ed è una ghisa con durezza media compresa tra 160 a 230 HB variabile in funzione delle dimensioni della sezione.
Confronto con Altre Tipologie di Ghisa
La ghisa lamellare si caratterizza per la grafite in forma di lamelle, mentre altre ghise presentano grafite sferoidale o compatta, con comportamenti meccanici differenti.
Ghisa Bianca
Oltre al ghisa grigio con carbonio grafite, viene prodotto anche un cosiddetto ghisa bianca. Questo è un materiale di ferro in cui il carbonio è presente come un carburo sotto forma di cementite (Fe₃C). Il materiale può essere visto dalle sue caratteristiche superfici di frattura bianca. La ghisa bianca si forma raffreddando rapidamente la ghisa, combinando il carbonio con il ferro in cementite, il che la rende estremamente dura e resistente all’usura ma fragile, adatta per componenti non soggetti a urti.
Ghisa Sferoidale (Duttile o Nodulare)
Il ghisa con grafite sferica (GJS), paragonabile a ghisa, è indicato anche come colata sferica e ha migliori proprietà meccaniche. La grafite è presente in questo materiale in forma sferica, poiché il fuso è desolforato poco prima della colata. La ghisa grigia sferoidale è un materiale ampiamente utilizzato nell’ingegneria moderna grazie a una combinazione unica di proprietà meccaniche. Il segreto delle sue prestazioni risiede nella microstruttura, dove la grafite si presenta sotto forma di “sferoidi” compatti. Questa morfologia sferoidale non interrompe la continuità della matrice metallica, eliminando i punti deboli. Ciò conferisce al materiale una notevole duttilità e una resistenza meccanica superiore. Le sue proprietà si avvicinano a quelle dell’acciaio, superando di gran lunga la fragilità della ghisa tradizionale. Questo la rende capace di sopportare deformazioni plastiche significative prima della rottura. È la scelta ideale per componenti sottoposti a carichi pesanti e impatti. Il ghisa con grafite sferica è adatto, per le sue proprietà meccaniche, ad esempio, per le tubazioni nel processo di colata centrifuga.
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Ghisa Malleabile
Inoltre, il cosiddetto getto temperante è anche legato alla colata grigia. Questo materiale si distingue per il fatto che è sottoposto a un trattamento di ricottura dopo la solidificazione e quindi anche piccole deformazioni di plastica sono possibili. La ghisa malleabile si ottiene attraverso due distinti processi di ricottura (in ambiente ossidante per il tipo a cuore bianco o riducente per quello a cuore nero), che ne determinano le proprietà e le applicazioni finali. Viene spesso utilizzata per creare strumenti agricoli.
Domande Frequenti (FAQ)
- La ghisa lamellare è adatta a componenti soggetti a vibrazioni?
Sì, grazie all’elevata capacità di smorzamento delle vibrazioni, è indicata per basamenti e strutture di macchinari.
- La ghisa lamellare è facile da lavorare?
Presenta una buona lavorabilità alle macchine utensili, consentendo operazioni di tornitura e fresatura con risultati precisi.
- In quali settori viene utilizzata la ghisa grigia?
Trova impiego principalmente nell’industria meccanica, automotive, macchine utensili e impiantistica industriale.
- È possibile personalizzare le caratteristiche della ghisa lamellare?
Sì, variando composizione chimica e processo di fusione è possibile adattare le proprietà del materiale alle esigenze del progetto.