Impregnazione

 
Sigillatura delle porosità

Molti pezzi fusi e parti sinterizzate devono avere tenuta alla pressione per essere funzionali. L'impregnazione libera le potenzialità di progetto, creando nuove opportunità di prodotto.

La sigillatura moderna delle porosità
Uno strumento di progettazione
Impregnazione di pezzi fusi
Impregnazione di parti sinterizzate
Quando effettuare l'impregnazione: integrazione in altri processi
Il vantaggio anaerobico
Proprietà e prestazioni del sigillante
Pulizia dei pezzi impregnati
Anaerobici autopolimerizzanti
        Resinol RTC (Anaerobico)
Specifiche


 
 

La sigillatura moderna delle porosità

I progetti di nuovi prodotti e le nuove tecniche di fabbricazione richiedono metodi moderni per la sigillatura della microporosità nei pezzi fusi, nelle parti sinterizzate, nei componenti elettronici, nei compositi di plastica, nelle saldature ed in altri substrati porosi. La crescente comprensione dei benefici dei moderni sigillanti per porosità e dei relativi metodi di applicazione, unitamente a requisiti di qualità più rigorosi, ha stimolato nuovi sviluppi in questa tecnologia di fabbricazione. L'impregnazione sotto vuoto come mezzo per sigillare le porosità in modo sicuro è ora divenuta altamente prioritaria per una grande varietà di substrati.

I precedenti materiali di impregnazione a base di resina scoraggiavano i costruttori perché essi imbrattavano i pezzi con residui appiccicosi, producevano risultati di sigillatura non costanti, offrivano scarsa affidabilità a lungo termine, e creavano timori di problemi ambientali dovuti ai sistemi di impregnazione. Fino alla comparsa dei prodotti Loctite, l'impregnazione era considerata un'operazione di recupero costosa di dubbio valore.

Atteggiamenti e opinioni a riguardo hanno sterzato di 180 gradi. Oggi i progettisti stanno realizzando nuove fusioni in conchiglia leggere e con pareti sottili per impiego in applicazioni che prevedono il contenimento di fluidi ad alta pressione, come ad esempio i martelli ad aria compressa per i chiodi a testa piatta per coperture di tetti, che non sarebbero possibili senza i nuovi sistemi di impregnazione sotto vuoto e sigillanti.

L'industria dei sinterizzati è stata anch'essa testimone di una notevole rivoluzione grazie alla sigillatura di queste parti. La porosità insita nelle parti sinterizzate viene ora sigillata in modo affidabile e permanente, consentendone l'impiego in impianti idraulici e perfino in sistemi a gas infiammabili senza temere perdite. La sigillatura sotto vuoto delle cavità nei sinterizzati rappresenta ora un passo preparatorio importante per il rivestimento, la verniciatura ed altre operazioni di finitura, migliorandone grandemente le proprietà di lavorazione. Gli stessi metodi di applicazione e sigillanti che sigillano le porosità del metallo prevengono anche le perdite dalla porosità microscopica nei materiali compositi di plastica ed altri substrati non metallici.

In anni recenti, la richiesta di prodotti e servizi per impregnazione si è moltiplicata più volte, in particolare nell'industria automobilistica ed elettronica.


Alcune immagini che evidenziano il risultato delle impregnazioni con metodo Loctite. Le zone colorate in blu delle immagini al microscopio sono ottenute con Lampada di Wood a luce nera. È possibile ingrandire le immagini al microscopio per ottenere un miglior dettaglio.

Flangia di chiusura in alluminio.Evidenziazione del riempimento delle microporosità.

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Impregnazione massiccia dell'avvolgimento della bobina.Evidenziazione del riempimento degli interstizi fra le spire dell'avvolgimento.Evidenziazione del riempimento degli interstizi fra le spire dell'avvolgimento.

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Fondello in alluminio.Evidenziazione del riempimento delle microporosità.

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Leveraggio sinterizzato in acciaio.Evidenziazione del riempimento delle microporosità.

Uno strumento di progettazione

I progettisti che cercavano di ridurre il peso e il costo degli assiemi hanno trovato un nuovo, fidato amico nell'impregnazione, che permette loro di progettare pressofusioni dalle pareti più sottili o di passare a metodi meno costosi, come i sinterizzati. I moderni sistemi di impregnazione a base di resina sono oggi cosi bene accettati ed hanno dimostrato di essere tanto efficaci ed economici, che le prove di tenuta acqua tradizionali di pezzi fusi pesantemente lavorati sono state gradualmente escluse a favore dell'impregnazione del 100% dei pezzi. L'incidenza delle parti che perdono dopo l'impregnazione è tanto sporadica che i pezzi fusi spesso non vengono sottoposti a prova di tenuta fino al termine dell'assemblaggio finale del prodotto finito. Dunque, la moderna impregnazione a base di resine è diventata uno strumento progettuale e costruttivo avanzata per impiego con pezzi fusi, sinterizzati e substrati di altri materiali.

Impregnazione di pezzi fusi

Vi sono due tipi di porosità: la macroporosità e la microporosità. La macroporosità richiede la rifusione perché i giochi esistenti compromettono l'integrità strutturale. La microporosità non influisce sulla resistenza strutturale ed è il risultato naturale di due fenomeni fisici che avvengono non appena il metallo fuso solidifica:

I difetti superficiali visibili non vengono di solito avvantaggiati dalla sigillatura per impregnazione. Il sigillante dilava unicamente questi difetti superficiali senza modificarli. La porosità che ha luogo su scala minore, cioè su scala microscopica, dovuta a inclusioni di gas o a ritiro, può essere prontamente sigillata mediante impregnazione. Anche se la cavità è molto grande all'interno del pezzo fuso, essa può essere sigillata, se l'orifizio superficiale non è di grande dimensione.

Molte applicazioni di impregnazione dei pezzi fusi riguardano parti con una porosità cosi piccola da essere invisibile all'occhio nudo. La presenza della porosità può essere normalmente dimostrata pressurizzando il pezzo con aria compressa o altri gas e quindi immergendolo completamente in acqua per osservare le bolle d'aria che emergono dal metallo. Anche dove non siano visibili difetti sul pezzo, le perdite osservate in tal modo possono andare da un flusso costante di grosse bolle d'aria ad uno sciame di bolle appena visibile sul tipo di quelle dello "champagne". In un caso, i pezzi sono stati provati in immersione con pressione di gas d'azoto a 3,3 N/mm2. Le perdite riscontrate furono cosi piccole che dovettero passare più di due minuti prima che comparissero minuscole bolle di gas sulla parete del pezzo per poi infine staccarsi. Persino le perdite così piccole possono essere sigillate mediante impregnazione Loctite.

Spesso nascono quesiti circa la dimensione delle cavità che possono essere sigillate in modo corretto. Non ci sono risposte adeguate per tali domande. Infatti, diverse variabili influiscono su ogni singolo caso, di modo che una linea di condotta generale a riguardo delle dimensioni specifiche delle perdite che possono essere sigillate non sarebbe realistica.

Per esempio, una dimensione di porosità che potrebbe essere facilmente sigillata in un pezzo con sezione a parete spessa sarebbe difficilissima da sigillare in un pezzo con sezione a parete molto sottile. Ciò è dovuto al fatto che l'azione dilavante nella risciacquatura dopo l'impregnazione potrebbe tendere maggiormente a rimuovere il sigillante dalla cavità nella sezione a parete sottile. L'unico modo utile per stabilire la capacità del processo di sigillatura, per una data configurazione di pezzi è di impregnare campioni di pezzi con tassi di perdita conosciuti e provarne i risultati.

La ragione più comune per cui si arriva all'impregnazione di pezzi fusi è quella di consentire ai pezzi di trattenere i fluidi sotto pressione. Esempi a riguardo sono le scatole dello sterzo automobilistiche, le quali racchiudono l'olio idraulico fino a parecchie decine di atmosfere, le pompe dell'iniezione, i regolatori, i filtri e i carburatori, con ogni tipo di carburante sotto pressione, testate cilindri e pompe per refrigerante, che contengono vari tipi di refrigeranti, componenti di pompe e motori idraulici, alloggiamenti e parti di compressori per refrigerante, scatole ingranaggi, alloggiamenti stagni a pressione per strumentazione e apparecchiature elettroniche di bordo degli aerei, componenti per freni ad aria, dispositivi idraulici di chiusura delle porte e contatori di gas. Una volta adeguatamente impregnate, queste parti sono sigillate in modo permanente e possono resistere a pressioni fino al limite di scoppio del pezzo fuso.

I pezzi fusi sono anche impregnati per sigillare la porosità nella preparazione per le operazioni di finitura del metallo, come la verniciatura e la placcatura. Se le cavità non vengono sigillate, eventuali fluidi estranei possono essere assorbiti e rimanere nelle cavità anche al termine delle operazioni di finitura. Questi fluidi intrappolati possono riemergere più tardi, attaccando il rivestimento di finitura dall'interno e causando vaiolatura, bolle o altri danni nella finitura. Le bolle che si formano nei forni di trattamento delle vernici sono spesso causate da gas o liquidi che emergono dalle cavità. Alcuni effetti della porosità possono non apparire a livello di finitura superficiale fino a ben oltre che tutti i processi siano terminati, e forse solo nel corso della vita utile del prodotto. L'impregnazione di pezzi fusi prima dell'esecuzione delle operazioni di finitura consentirà di sigillare le cavità in modo che i fluidi estranei non possano essere assorbiti.

In alcuni casi, potrebbe essere richiesta la sigillatura delle cavità di un pezzo fuso in modo da impedire l'ingresso di fluidi corrosivi. Ciò viene fatto per prevenire la corrosione che può generarsi all'interno della porosità. Se la corrosione non ha luogo all'interno delle cavità, potrebbero comparire macchie superficiali sul pezzo dovute alla corrosione interna, anche se la superficie del pezzo è stata trattata contro la corrosione. L'impregnazione di tale pezzo aiuterà nell'opera di sigillatura della corrosione che altrimenti potrebbe avvenire nelle cavità.

Impregnazione di parti sinterizzate

La porosità intrinseca, che è il naturale risultato della fabbricazione di parti sinterizzate, ha fatto dell'impregnazione a base di resina uno strumento perfetto per questa tecnica di fabbricazione. L'impregnazione sotto vuoto con resine anaerobiche Loctite è largamente impiegata per la sigillatura delle cavità nelle parti sinterizzate. Infatti, la porosità è cosi ampia in questo tipo di parti che i prodotti anaerobici polimerizzanti a temperatura ambiente della Loctite rappresentano il metodo scelto per la maggior parte delle esigenze di sigillatura dei sinterizzati. I sigillanti che polimerizzano a caldo normalmente non danno risultati soddisfacenti con i sinterizzati, a causa di problemi connessi all'inevitabile essudazione conseguente alla polimerizzazione a caldo ed alla estesa porosità.

Il successo di molti programmi di fabbricazione con sinterizzati non sarebbe possibile senza l'elevato grado di affidabilità assicurato dai sistemi di impregnazione Loctite. Milioni di parti sinterizzate vengono prodotte ogni anno per impiego in componenti critici di impianti idraulici, dove l'olio idraulico ad alta pressione passerebbe senza difficoltà attraverso un pezzo sinterizzato, anche se di elevatissima densità. Le parti sinterizzate vengono impiegate con brillanti risultati in tale ambiente grazie all'applicazione delle resine impregnanti Loctite che assicura redditività dei costi ed elevate possibilità di successo. La porosità in queste parti viene sigillata in modo permanente con possibilità di successo virtualmente del 100% con un solo passaggio attraverso i processi di impregnazione Loctite.

Vi sono anche altre ragioni per cui le parti sinterizzate vengono sottoposte cosi diffusamente a impregnazione. Gli addetti alla placcatura e ad altre finiture del metallo sanno che la porosità estesa nelle parti sinterizzate è capace di assorbire i prodotti detergenti e gli acidi che vengono usati in verniciatura, nella placcatura ed in altre operazioni di finitura del metallo. Una volta assorbite, tali soluzioni spesso riemergono qualche tempo dopo che l'applicazione del rivestimento di finitura è avvenuto, danneggiando il rivestimento dall'interno. Questo tipo di difetto dei prodotti di finitura spesso assume la forma di vaiolatura o di bolle nel rivestimento di finitura. L'impregnazione delle parti prima delle operazioni di finitura, assicurerà una sigillatura efficace delle porosità, in grado di impedire l'assorbimento di soluzioni estranee. L'impregnazione a base di resine Loctite è oggi un'operazione di processo accettata per gli addetti alla placcatura e alla finitura dei metalli che operano con parti sinterizzate. La sigillatura ad impregnazione delle porosità può anche avere la funzione di impedire l'ingresso di sostanze corrosive il cui effetto potrebbe generarsi all'interno della porosità delle parti, causando infine danni superficiali.

Una richiesta in grande aumento di impregnazione di parti sinterizzate, è quella per migliorare le proprietà di lavorazione meccanica dei pezzi che vengono perforati, maschiati, alesati, fresati o lavorati a macchina in altro modo mediante utensili da taglio. La resina per impregnazione indurita all'interno delle cavità aiuta ad ammortizzare elasticamente gli urti dell'utensile da taglio quando questo attraversa la struttura "metallica", aumentandone notevolmente la durata di servizio.

Senza l'impregnazione, la lama dell'utensile "sente" un'interruzione nel taglio non appena l'utensile ha tagliato il metallo. Questo crea vibrazioni e riduce drasticamente la durata di servizio dell'utensile da taglio, mentre genera anche ampie variazioni nelle dimensioni che sono ottenibili nell'operazione di lavorazione. Con una parte impregnata, l'utensile da taglio "sente" un carico più uniforme dopo aver tagliato il metallo. La durata di servizio degli utensili è stata allungata di alcune centinaia di volte, in alcuni casi, e la lavorazione poteva essere eseguita a velocità molto più elevate semplicemente impregnando le parti sinterizzate. Il controllo dimensionale delle parti viene sostanzialmente migliorato, cosicché i metodi di Controllo Statistico dei Processi divengono più efficaci. Molte parti sinterizzate oggi sono impregnate unicamente per i vantaggi che se ne traggono nella lavorazione.

Quando effettuare l'impregnazione: integrazione in altri processi

Prima dell'impregnazione i pezzi fusi dovrebbero essere completamente lavorati, puliti e asciugati. Quando i pezzi fusi vengono lavorati, è possibile che una più vasta porosità venga allo scoperto, e solo dopo che tutte le operazioni di lavorazione sono completate il sigillante per impregnazione può raggiungere tutte le zone che debbono essere sigillate. E' importante che le parti siano pulite e asciutte, in modo che le cavità non siano ostruite da materiali estranei che possano impedire la completa penetrazione del sigillante. Le parti devono essere a temperatura ambiente al momento dell'impregnazione.

Le parti sinterizzate devono essere impregnate dopo la sinterizzazione e prima di ogni operazione secondaria. A questo punto la porosità è di norma completamente scoperta e può essere totalmente riempita dal sigillante. L'impregnazione di parti sinterizzate prima della lavorazione o delle operazioni di finitura successive apporterà anche un notevole miglioramento in tali operazioni.

La placcatura, la verniciatura o altre operazioni di finitura per pezzi fusi o parti sinterizzate dovrebbero essere eseguite dopo il completamento dell'impregnazione e la completa polimerizzazione del sigillante. Il sigillante polimerizzato nelle parti impregnate non sarà influenzato dalle varie fasi di pulizia e di attacco chimico che generalmente si registrano nelle operazioni di finitura. Anche quando per la finitura si impieghino soluzioni a base di acidi molto aggressivi, i tempi di esposizione sono brevi ed il sigillante non ne subirà le conseguenze.

Se le parti devono essere sottoposte a trattamento termico dopo l'impregnazione, è probabile che le temperature raggiunte possano provocare una certa riduzione delle proprietà nel sigillante. In tal caso vi preghiamo di contattarci direttamente per eventuali chiarimenti.

Il vantaggio anaerobico

La capacità di autopolimerizzazione dei sigillanti anaerobici, unitamente alla possibilità di regolare la velocità di polimerizzazione, ha fatto di essi la famiglia di prodotti più affidabile per sigillare le porosità in parti metalliche e non metalliche. Il sigillante liquido polimerizza naturalmente, ma è sufficiente aerarlo leggermente e mantenerlo ad una temperatura costante per impedire che ciò avvenga. Quando esso impregna una parte, non possiede più una fonte d'aria stabilizzante e inizierà a solidificare. Il contatto con il metallo aiuta a favorire la polimerizzazione, cosi come il calore e taluni catalizzatori chimici. Tuttavia, il calore, i metalli ed i catalizzatori non sono essenziali per il processo di polimerizzazione. Essi possono essere impiegati per regolare la velocità della reazione di polimerizzazione. Controllando la velocità di polimerizzazione, o la reattività, il sistema sigillante può essere "messo a punto" per ottenere ottimi risultati in ogni applicazione. Il processo di sigillatura impiega un risciacquo con "Attivatore" in acqua leggermente calda per favorire l'"indurimento" rapido del sigillante in cavità di grandi dimensioni.

L'essudazione non avverrà con il sigillante anaerobico, quindi non avverrà neanche l'imbrattatura delle parti e le prestazioni di sigillatura risulteranno notevolmente elevate.

La certezza dell'autopolimerizzazione dei sigillanti anaerobici assicura che le parti che sono state impregnate siano correttamente sigillate. Il processo di corretta polimerizzazione del sigillante non dipende dal controllo dell'operatore della stazione di polimerizzazione ad acqua calda, cosi come invece avviene con i sistemi di polimerizzazione a caldo.

Proprietà e prestazioni del sigillante

I dati della temperatura di servizio per i sigillanti a impregnazione Loctite sono riportati nelle schede del prodotto. In linea di massima, i sigillanti polimerizzati possono essere sottoposti a temperature fino a 200°C. Una breve esposizione a temperature più elevate, come potrebbe avvenire nei forni di verniciatura, non causerà generalmente alcuna difficoltà. Questi sigillanti possono essere impiegati con successo in ambienti a temperatura elevata come i monoblocchi delle automobili, le teste cilindro e le pompe per refrigerante. Il sigillante polimerizzato è una plastica termoindurita che non fonde, né si liquefà o fuoriesce dai pezzi in caso di temperature elevate. Se impiegato oltre i limiti di temperatura indicati, il sigillante polimerizzato perderà rapidamente peso e si trasformerà in cenere.

I sigillanti per impregnazione Loctite sono stati ampiamente provati, esponendoli all'azione di una grande varietà di sostanze chimiche, per stabilire l'idoneità di questi prodotti all'impiego in parti che entrano in contatto con carburanti, lubrificanti, refrigeranti, detergenti ed altri prodotti chimici che si possono incontrare in ambienti dell'industria in generale e di quella automobilistica, aerospaziale e degli armamenti in particolare. Elencare tutti i risultati delle prove è praticamente impossibile.

Le prove comparative hanno dimostrato che i prodotti a impregnazione Loctite superano considerevolmente prodotti altri in prestazioni ad elevate temperature e nelle capacità di resistenza ai solventi.

Le parti impregnate con un sigillante anaerobico possono essere maneggiate e lavorate con altre operazioni non appena tolte dal serbatoio di risciacquatura finale, tuttavia è consigliabile evitare di sottoporle a prove ad alta pressione per un certo periodo di tempo, per consentire la completa polimerizzazione del sigillante. Questo intervallo di tempo per la polimerizzazione è normalmente di circa tre ore. Per applicazioni particolari vi preghiamo di contattarci.

Pulizia dei pezzi impregnati

Anaerobici autopolimerizzanti

Loctite offre un sigillante a impregnazione anaerobica, il Resinol RTC. L'impregnazione anaerobica ha dimostrato costantemente di essere il più efficace sistema di sigillatura delle porosità disponibile. L'impiego del risciacquo in acqua leggermente calda rende possibile sigillare una più ampia gamma di dimensioni del poro rispetto ad altri prodotti per impregnazione. La capacità di questo prodotto di autopolimerizzare a temperatura ambiente previene eventuali essudazioni del sigillante e le conseguenti perdite di efficacia nella sigillatura nonché la rilavorazione dei pezzi.

L'impregnazione anaerobica è generalmente raccomandata per situazioni ad alto volume produttivo, in cui cioè si desidera che la percentuale di successo nella sigillatura dei pezzi sia eccezionalmente elevata. L'impregnazione anaerobica è spesso impiegata come un processo di fabbricazione in linea, dove ogni parte viene trattata, invece di limitarsi a isolare solo le parti che perdono. Molti costruttori contano sulle eccellenti capacità di sigillatura dell'impregnazione anaerobica per assicurare che tutti i pezzi che raggiungono la linea di assemblaggio siano esenti da perdite, senza effettuare prove di tenuta su pezzi singoli prima o dopo l'impregnazione.

I prodotti ad impregnazione anaerobica sono sempre consigliati per l'impregnazione di parti sinterizzate. L'estesa porosità, che è tipica dei sinterizzati, causa problemi di essudazione quando vengono impiegati sigillanti polimerizzati a caldo. I prodotti anaerobici che polimerizzano a temperatura ambiente, senza essudazione, sono senza uguali nella qualità dei risultati.

Resinol RTC (Anaerobico)

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Specifiche

I prodotti per impregnazione Loctite sono conformi ai requisiti delle specifiche di General Motors Corporation, Ford Motor Company, Chrysler Corporation, delle case automobilistiche giapponesi e dei maggiori fornitori automobilistici OEM.

I prodotti Loctite rispondono ai requisiti della maggior parte delle norme militari, MIL-STD 276 e MIL-I-17563B, così come alle specifiche di numerosi fra i maggiori fornitori di componenti hardware dell'industria militare e aerospaziale. Il prodotto per impregnazione Loctite è anche conforme a numerose specifiche particolari richieste dall'industria generale.

Il Resinol RTC è stato riconosciuto dalla Underwriters Laboratories Inc. per l'impregnazione di pezzi fusi in contatto con gasolio, cherosene, nafta, benzina e miscele di alcool metilico ed etilico e benzina.