Miglioramenti nella ruvidità superficiale e nella resistenza alla corrosione grazie alla cementazione a pacco
Risultati del progetto di ricerca SLM-Pack
Un progetto di ricerca completato da Neue Materials Bayreuth GmbH ha dimostrato che la cementazione a pacco può migliorare significativamente la ruvidità superficiale, la resistenza alla corrosione a caldo e l’ossidazione dei componenti prodotti con lavorazione additiva. Questo progetto di ricerca, denominato IGF “SLM-Pack”, è stato condotto in collaborazione con il Dechema Research Institute (DFI).
Benefici della produzione additiva e sfide connesse
La produzione additiva, in particolare il processo Laser Powder Bed Fusion (L-PBF), consente la realizzazione rapida di componenti con geometrie complesse e quasi illimitate, indipendentemente dalle catene di processo tradizionali. Tuttavia, i componenti stampati presentano spesso un’elevata ruvidità superficiale e difetti, che influiscono negativamente sulla resistenza all’ossidazione e sulle proprietà meccaniche, in particolare sulla resistenza alla fatica. Per compensare questi svantaggi, è spesso necessaria una post-elaborazione complessa come sabbiatura e molatura, particolarmente onerosa per le geometrie complesse.
La cementazione a pacco come soluzione
La cementazione a pacco, un metodo di deposizione chimica da fase vapore (CVD), è utilizzata da decenni per creare strati protettivi su superfici metalliche. Questi strati, ricchi di cromo, silicio o alluminio, migliorano significativamente la resistenza alla corrosione a caldo e all’ossidazione delle leghe ad alta temperatura. Il progetto “SLM-Pack” aveva come obiettivo studiare l’applicabilità di questo processo ai componenti prodotti con la produzione additiva.
Risultati promettenti
La ricerca ha evidenziato risultati molto promettenti. La cementazione a pacco ha ridotto del 20% la rugosità superficiale dei campioni alluminizzati di tutte le leghe esaminate. Inoltre, si è registrato un significativo miglioramento nella resistenza alla fatica rispetto alle leghe prodotte convenzionalmente, grazie allo strato di diffusione dell’alluminio che impedisce la propagazione delle cricche. Un ulteriore vantaggio è stato l’aumento della resistenza all’ossidazione dei componenti, che formavano uno strato protettivo di Al2O3 anche a temperature fino a 1.000°C. La resistenza all’ossidazione della lega 625 stampata con L-PBF è migliorata di cinque volte, mentre quella della lega 718 è aumentata addirittura di diciassette volte.
Implicazioni per l’industria
Il progetto “SLM-Pack – perfezionamento della superficie di componenti prodotti in modo additivo: miglioramento delle proprietà meccaniche e del comportamento all’ossidazione” è stato finanziato dall’Industrial Community Research IGF (numero di finanziamento 21431 N). Questi risultati aprono nuove prospettive per l’applicazione industriale di componenti prodotti con la produzione additiva, soprattutto in settori che richiedono elevate prestazioni e durabilità dei materiali.
