Tempra laser

Un trattamento termico omogeneo, un’applicabilità a tutte le geometrie di pezzi e un elevato rendimento economico caratterizzano la tempra con laser a diodi ad alte prestazioni.

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La tempra dell'acciaio è uno dei più longevi processi industriali. Le cui origini risalgono alla storia antica. Gli stessi classici obiettivi vengono tuttora perseguiti anche nella moderna tempra laser. La tempra mirata di zone prestabilite della superficie assicura una protezione del componente da usura e corrosione.  

Tempra a fascio laser – Il processo

Lo scopo di ogni processo di tempra consiste nel modificare la microstruttura dei materiali in acciaio e in ghisa mediante incremento della durezza. La struttura del materiale originariamente ferritica perlitica viene innanzitutto austenitizzata tramite calore e successivamente trasformata in martensite dura attraverso un brusco raffreddamento. La tempra con laser a diodi ad alte prestazioni presenta in questo caso il vantaggio cruciale di trasferire localmente il calore solo su determinate zone sollecitate. In tal modo è possibile realizzare un tempra parziale su pezzi complessi e preservare al massimo la duttilità della struttura iniziale delle altre zone. Nell’ambito della tempra a induzione, in molti casi una simile lavorazione localizzata risulta impossibile. Poiché durante la tempra con fascio laser il pezzo è scaldato solo in prossimità della superficie e il calore viene dissipato molto efficacemente dal materiale confinante, si evita nella maggior parte dei casi il ricorso a un agente di tempra aggiuntivo. Dal momento che la deformazione è minima rispetto ad altri procedimenti di tempra, il ritocco di deformazioni del materiale risulta spesso superfluo.

Trattamento di indurimento mediante tempra dopo riscaldamento superficiale di materiali con laser a diodi

I processi di trattamento di indurimento mediante tempra dopo riscaldamento superficiale al laser sono applicabili in linea di massima a tutti i materiali per i quali si adottano i procedimenti di tempra convenzionali in ragione del sufficiente contenuto di carbonio. Nella tempra al laser vengono temprati localmente solo i punti più sollecitati dei componenti, ad esempio acciai e ghisa nella costruzione di utensili. Il trattamento termico delle zone usurate o sollecitate in modo ciclico dei pezzi (ad esempio nel caso della fabbricazione per conto di terzi) può rivelarsi particolarmente efficace e flessibile in combinazione con un’ ottica a zoom OTZ Laserline.

Vantaggi del processo con un laser a diodi

La tempra mediante laser a diodi consente di ottenere la massima durezza specifica di ogni materiale su componenti meccanici, utensili, nonché accessori e altri oggetti di consumo. La regolazione della temperatura garantisce risultati di processo ottimali per ogni materiale, nonché una durezza ottimale per l’applicazione desiderata. Il trattamento termico mediante laser può essere tuttavia impiegato anche per ridurre localmente la resistenza di materiali altamente resistenti. Ciò consente pertanto di ottenere una maggiore deformabilità in aree localizzate.

Rispetto ad altri metodi, il laser a diodi presenta numerosi vantaggi:

  • Perfetto adattamento del focus in base al profilo da temprare
  • Trattamento termico localizzato di aree prestabilite del componente
  • Integrazione del processo di tempra nelle linee di produzione esistenti
  • Possibilità di temprare componenti dalle geometrie complesse

Esempi di impiego

Trattamento di indurimento mediante tempra dopo riscaldamento superficiale

La tempra al laser fa parte dei procedimenti di trattamento di indurimento mediante tempra dopo riscaldamento superficiale e, generalmente, solo le zone particolarmente sollecitate dei componenti in acciaio o in ghisa subiscono una tempra localizzata, ad esempio nella fabbricazione delle carrozzerie dei veicoli. 

La struttura in acciaio viene riscaldata e modificata solo nelle zone in prossimità della superficie del pezzo, ovvero nello strato marginale. Per quanto riguarda gli acciai da bonifica tale strato può raggiungere circa 1,5 mm di spessore. Poiché il raggio del laser a diodi può essere puntato sul pezzo in modo selettivo e flessibile da qualsiasi direzione e la temperatura sul pezzo può essere controllata in maniera precisa, il trattamento di indurimento mediante tempra dopo riscaldamento superficiale può essere eseguito anche per i componenti dalla geometria molto complessa. Dalle ruote dentate agli alberi a camme e a vite senza fine, dagli utensili di presa a quelli di taglio o ai rulli, i laser a diodi Laserline assicurano una tempra perfetta di quasi tutte le superfici di diverse geometrie.

Tempra di alberi a camme

Gli alberi a camme sono utilizzati nel motore a scoppio. La complessa geometria degli attuali alberi a camme, necessaria alla commutazione della fasatura o alla disattivazione parziale del cilindro, nonché lo scenario d’impiego estremamente esigente dal punto di vista dei materiali, richiedono una tempra precisa e selettiva nell’ambito della quale la struttura dell’acciaio dello strato marginale del pezzo sia rinforzata esclusivamente a livello localizzato. Il materiale situato più in profondità deve conservare una struttura duttile in modo tale che l’albero sollecitato di continuo possa sopportare forti carichi sia statici che dinamici.

Tempra per conto terzi

La tempra per conto terzi è una soluzione a cui ricorrono gli stabilimenti di produzione ai quali non conviene per vari motivi acquistare una propria attrezzatura da tempra. Dal momento che questi stabilimenti provengono dai più svariati settori, coloro che forniscono tale servizio si trovano ad avere a che fare con numerose richieste diverse. I laser a diodi Laserline rappresentano uno strumento eccezionale da usare in queste situazioni: grazie alla possibilità di condurre il raggio in modo flessibile e al preciso controllo della temperatura, essi sono in grado di lavorare praticamente ogni pezzo con risultati incredibili. Inoltre, sono le sorgenti del fascio più convenienti di tutte quelle disponibili sul mercato.

L'elevata efficienza energetica, la notevole durata e le spese di manutenzione minime li rendono estremamente economici anche nel funzionamento. 

MATEX PM, un'azienda di Pilsen in Repubblica Ceca, offre soluzioni job-shop per diverse applicazioni del metallo con l'impiego del laser a diodi. In collaborazione con Laserline, MATEX PM ha trovato ad esempio una soluzione per la tempra laser, al fine di proteggere dall'eccessiva usura da utilizzo un rullo fatto di ghisa con diametro di 2 metri e peso di circa 2,5 tonnellate.