Come si producono le sfere in acciaio?

Il primo passo nel processo di produzione delle sfere in acciaio consiste nella selezione accurata delle materie prime. Tutto il processo parte, infatti, da un filo o barra di acciaio. L'acciaio utilizzato deve essere di alta qualità, con una composizione chimica rigorosamente controllata, in modo da garantire proprietà meccaniche ottimali.

Stampaggio

Nel processo di produzione delle sfere in acciaio, il primo step è rappresentato dallo stampaggio, una tecnica fondamentale per dare forma grezza alla sfera.

Lo stampaggio prevede che i fili o la barra di acciaio vengano lavorati con macchine chiamate presse, all’interno delle quali il filo o barra viene tagliato in pezzi e poi fatto passare per delle attrezzature chiamate matrici in modo del tutto automatico ed a grande velocità. Le matrici poi si chiudono su di essi con una pressione che varia tra le 10 e le 20 tonnellate, a seconda del diametro della sfera che si intende formare.

La pressatura, detta anche stampaggio a freddo, trasforma il filo o barra in una prima forma sferica, nota come "sfera grezza". Sebbene la sfera acquisisca la sua forma generale in questa fase, persiste ancora un leggero eccesso di materiale, che dovrà essere eliminato nelle fasi successive di lavorazione.

Sgrossatura

Dopo lo stampaggio a freddo, le sfere di acciaio grezze entrano nella fase successiva del processo produttivo chiamata sgrossatura, questo passaggio è cruciale per rimuovere l'eccesso di materiale che presenta la sfera grezza. La sgrossatura serve dunque a migliorarne la sfericità, rendendole più vicine alla forma sferica, pur non essendo ancora completamente rotonde.

Il processo di sgrossatura si realizza facendo rotolare le sfere tra due piastre di ghisa. Durante tutta questa fase il metallo delle sfere è ancora relativamente tenero, seguiranno quindi ulteriori lavorazioni per ottenere la durezza e la precisione dimensionale necessarie per applicazioni industriali di alta precisione.

Trattamento termico

Dopo la sgrossatura, il processo produttivo delle sfere in acciaio prosegue con una fase cruciale per le loro proprietà meccaniche: il trattamento termico. Questa fase è fondamentale per conferire alle sfere la durezza, la tenacità e la capacità di sopportare carichi elevati necessari per le loro applicazioni industriali.

Il trattamento termico delle sfere in acciaio inizia con l’austenitizzazione, dove le sfere sono inserite in un forno e riscaldate a temperature elevate, tipicamente intorno ai 1.560° F (circa 850° C). Questo processo consente di trasformare la struttura cristallina dell’acciaio di partenza in una nuova struttura cristallina, detta austenite.

Successivamente, le sfere subiscono un processo di spegnimento. Questo step implica il raffreddamento rapido con immersione in un bagno d'olio o sali da tempra. Lo spegnimento arresta i processi chimici avviati dall’austenizzazione e solidifica la struttura cristallina dell'acciaio, donandole una nuova forma caratterizzata da un’elevata durezza, ma anche fragilità.

Infine, le sfere vengono sottoposte a rinvenimento, un passaggio dove sono riscaldate nuovamente, ma a una temperatura molto più bassa, tra i 340 e i 440° F (circa 170-230° C). Questo processo allevia le tensioni interne create dallo spegnimento, migliorando la resilienza delle sfere ed aumentandone la tenacità.

Rettifica

Una volta completato il trattamento termico, le sfere in acciaio passano alla fase successiva chiamata rettifica. Questo processo è cruciale per garantire che le sfere soddisfino le rigorose specifiche di precisione richieste per le loro applicazioni finali.

Durante la Rettifica, le sfere vengono fatte rotolare tra una piastra di ghisa e una mola. La mola è generalmente rivestita con un materiale abrasivo a grana fine, che asporta in modo controllato il materiale in eccesso dalla superficie delle sfere. Questo processo non solo avvicina la dimensione delle sfere alla dimensione finale, ma ne migliora considerevolmente anche la sfericità.

Lappatura

Dopo la fase di Rettifica, le sfere in acciaio giungono all'ultimo passaggio del processo produttivo: la lappatura. La lappatura è un processo che non solo migliora ulteriormente la finitura superficiale delle sfere ma affina anche la loro geometria, permettendo di raggiungere le tolleranze strette richieste per le applicazioni più esigenti.

Il processo di lappatura si suddivide in due fasi analoghe: prelappatura e lappatura finale. In entrambe le fasi le sfere sono fatte rotolare tra due piastre di ghisa. Una piastra è fissa, mentre l'altra ruota a bassa velocità. Questo movimento consente una rimozione molto fine del materiale dalla superficie delle sfere, risultando in una finitura speculare e una forma geometricamente perfetta.

Correnti indotte

In mezzo alle due fasi di lappatura avviene un controllo di qualità a correnti indotte sul 100% dei prodotti. Le correnti indotte sono un metodo non distruttivo che grazie ad interferenze elettromagnetiche ad alta frequenza rilevano difetti superficiali di vario genere.

Questo controllo è essenziale per garantire un eccellente livello di qualità delle sfere.

Lavaggio

Dopo la lappatura, le sfere in acciaio sono sottoposte all'ultimo stadio del loro processo produttivo: il lavaggio. Questa fase è cruciale per eliminare qualsiasi residuo che potrebbe essere rimasto sulla superficie delle sfere dopo le precedenti lavorazioni.

Le sfere sono accuratamente pulite in bagni di soluzioni detergenti. Queste soluzioni sono progettate per rimuovere oli, grassi, particelle di polvere e altri contaminanti che potrebbero aver aderito alla superficie delle sfere durante i precedenti processi.

Controlli, imballaggio e spedizione

I controlli finali assicurano che ogni sfera rispetti gli standard di qualità più elevati prima di raggiungere i clienti. Durante la fase di controllo, ogni sfera viene esaminata attentamente per rilevare eventuali graffi, imperfezioni o difformità di dimensione. Anche se tutte le sfere hanno un diametro esterno nominale identico, piccole variazioni possono ancora verificarsi. 

Dopo i controlli, le sfere vengono imballate in modo da proteggerle durante il trasporto. Infine, il processo di produzione termina con la spedizione.

Per concludere, abbiamo visto come la produzione di sfere in acciaio sia un processo complesso che richiede precisione, tecnologia avanzata e un rigoroso controllo di qualità. Ogni fase del processo, dalla selezione delle materie prime al lavaggio finale delle sfere, è essenziale per garantire che il prodotto finito soddisfi le esigenze specifiche dei clienti e le severe normative del settore.

In questo contesto noi di UMBRAGROUP, presso la sede Präzisionskugeln Eltmann GmbH, siamo un punto di riferimento per la produzione di sfere in acciaio per cuscinetti e altre applicazioni industriali. Contattaci subito per maggiori informazioni!