Un confronto dei metodi produttivi delle flange

La flangia è un componente meccanico molto utilizzato all’interno di impianti e sistemi complessi che permette di connettere tra loro parti differenti tramite l’utilizzo di viti o di bulloni. Nonostante questa sia la definizione generale, esistono numerose tipologie di flange sul mercato che possono soddisfare le esigenze in diverse applicazioni. Generalmente la normalizzazione in campo idraulico è fatta sulla base della pressione massima nominale e segue, a livello di standard, quella ANSI B16.5 o B16.47 negli USA e quella EN 1514 in quello europeo.
A livello produttivo, esistono due soluzioni per la realizzazione di questi componenti generalmente realizzati in acciaio inossidabile: le flange microfuse e le flange forgiate.

La microfusione delle flange

La microfusione è un processo produttivo in cui l’acciaio inossidabile viene portato a fusione e colato all’interno di gusci in materiale a perdere come, ad esempio, la cera. Questo guscio deve essere trattato in maniera appropriata con l’aggiunta anche di refrattari per far si che svolga in maniera efficace la sua funzione. Una volta colata, la flangia deve sottostare a trattamenti successivi come la solubilizzazione e risulta, a questo punto, sostanzialmente finita e pronta per l’utilizzo. Le uniche operazioni che possono risultare necessarie sono la tornitura e, in particolare, la filettatura.

La forgiatura delle flange

Le flange forgiate vengono prodotte a partire da un semiprodotto di partenza che può essere una billetta o un lingotto di fonderia. Il materiale viene portato in campo austenitico in modo da forzare una ricristallizzazione e aumentarne la plasticità sia per il reticolo che per l’aumento di temperatura. A questo punto, tramite operazioni di deformazioni plastica si va ad ottenere la forma finale e si svolgono poi le successive operazioni di asportazione di truciolo per ottenere le tolleranze richieste, forare e ottenere i filetti necessari per gli accoppiamenti in esercizio.

Quale metodo risulta più vantaggioso?

Per quanto le flange forgiate richiedano un numero maggiore di operazioni alle macchine per asportazione di truciolo, esse risultano sicuramente vantaggiose dal punto di vista produttivo e applicativo per alcuni aspetti.
1. Assenza/Riduzione di porosità: la microfusione, come tutti i processi che richiedono il riscaldo del materiale fino a portarlo allo stato liquido per poi essere colato in uno stampo, comporta generalmente un numero di porosità elevate determinate sia dal riempimento che dal ritiro. In particolare, le porosità da ritiro tendono a seguire la microstruttura e le dendriti, mentre le porosità da gas tendono ad essere sferiche. Cosa comportano? Esse causano una diminuzione di resistenza e di prestazioni per la lega in accordo con i vari modelli della meccanica della frattura e con i dati sperimentali.
2. Assenza di materiale allo stato liquido: l’acciaio raggiunge lo stato fuso a temperature decisamente elevate e richiede forni costosi ed efficienti. Per questo motivo, dove possibile, si tende a non raggiungere lo stato fuso e lavorare alla temperatura di ricristallizzazione. Inoltre, il metallo fuso è anche pericoloso da maneggiare e richiede accorgimenti particolari dal punto di vista della sicurezza e dell’impianto produttivo.