Ottimizzazione dei trattamenti termici negli ingranaggi: nitrurazione e tempra a induzione localizzata

Ti sei mai chiesto come ottenere la massima resistenza all'usura in un ingranaggio dopo un trattamento termico? Un esempio concreto lo è un nostro recente progetto che ha visto l’applicazione combinata di nitrurazione e tempra a induzione localizzata per risolvere una sfida tecnica.

Quando si progetta un componente meccanico, come un ingranaggio, sottoposto a carichi elevati, la scelta del trattamento termico gioca un ruolo chiave nel garantire durata e prestazioni ottimali.

Il problema: nitrurazione e rettifica post-trattamento

Il caso analizzato riguarda un ingranaggio sottoposto a nitrurazione su tutta la superficie. La nitrurazione è nota per offrire una durezza superficiale elevata e una buona resistenza all’usura, rendendola una scelta comune per componenti meccanici destinati a condizioni di attrito elevato. Tuttavia, una porzione dell’ingranaggio richiedeva una successiva lavorazione di rettifica post-trattamento per garantire tolleranze precise.

Questa rettifica, pur necessaria, ha causato un calo significativo della durezza nella zona interessata. Infatti, lo strato superficiale indurito dalla nitrurazione è molto sottile (tra 0,2 e 0,6 mm), e anche la rimozione di piccole quantità di materiale durante la rettifica ha ridotto la durezza superficiale, compromettendo la resistenza all’usura dell’ingranaggio.

La soluzione: doppio trattamento termico

Per affrontare questo problema, è stata adottata una soluzione ingegnosa: combinare la nitrurazione su tutto l’ingranaggio con una tempra ad induzione localizzata sulla parte rettificata. Questo approccio ha consentito di mantenere la durezza superficiale necessaria e risolvere il problema della perdita di resistenza all'usura.

Vediamo nel dettaglio i passaggi di questa soluzione:

• Nitrurazione su tutto il pezzo: la nitrurazione, eseguita a temperature di 500-600°C, ha creato uno strato duro su tutta la superficie dell'ingranaggio, garantendo resistenza all'usura e stabilità dimensionale, senza provocare distorsioni significative.
• Tempra ad induzione localizzata: la tempra ad induzione è stata applicata esclusivamente alla zona che avrebbe subito la rettifica. Questo processo ha permesso di riscaldare rapidamente la superficie fino a oltre 800°C e raffreddarla bruscamente, ottenendo una durezza superiore e una struttura martensitica più profonda rispetto alla nitrurazione.

Vantaggi del doppio trattamento

L'adozione di un doppio trattamento termico ha offerto diversi benefici, tra cui:

• Mantenimento della durezza nella zona rettificata: grazie alla tempra ad induzione, la zona sottoposta a rettifica ha mantenuto un’elevata durezza, prevenendo il calo drastico che si verifica con la sola nitrurazione.
• Durezza uniforme: la nitrurazione ha garantito una durezza uniforme su tutto il componente, migliorando la resistenza all’usura generale dell’ingranaggio.
• Maggiore resistenza alla fatica: la combinazione dei due trattamenti ha assicurato una resistenza eccellente alla fatica meccanica, grazie all'equilibrio tra la durezza superficiale e la tenacità del nucleo.

Questo caso evidenzia come la scelta del trattamento termico ottimale sia essenziale per massimizzare le prestazioni degli ingranaggi e altri componenti meccanici critici. La combinazione di nitrurazione e tempra ad induzione ha permesso di risolvere con successo il problema della perdita di durezza nella zona rettificata, migliorando al contempo la durabilità e le prestazioni dell’ingranaggio.

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