Ghisa sferoidale o grigia: scegliere il grado del getto

Perché la ghisa grigia smorza e la sferoidale no, cosa garantiscono davvero i gradi EN-GJL ed EN-GJS e quale dei due va scelto per un basamento macchina.

Quando un basamento macchina deve essere fuso, la domanda successiva è quale ghisa. La risposta onesta è che la ghisa grigia è la scelta predefinita per un motivo che molti sanno esprimere in modo vago e pochi con precisione.

La differenza è la forma della grafite

Entrambe sono ferro con qualche punto percentuale di carbonio, e in entrambe il carbonio si separa sotto forma di grafite invece di restare combinato. Ciò che cambia è la forma che assume.

Nella ghisa grigia la grafite forma lamelle. Queste lamelle sono di fatto cricche interne: interrompono la matrice metallica, ed è per questo che il materiale è relativamente debole a trazione e che un getto in ghisa grigia si rompe con una superficie di frattura grigia e granulosa invece di piegarsi.

Nella ghisa sferoidale il trattamento con magnesio fa sì che la grafite si formi invece in sfere. Le sfere interrompono molto meno la matrice, quindi il materiale conserva gran parte della tenacità dell’acciaio e si snerva e si allunga prima di rompersi.

Tutto il resto discende da questa unica differenza.

Perché il materiale più debole è di solito quello giusto

Le lamelle che rovinano la resistenza a trazione costituiscono anche un’enorme superficie di interfaccia interna, ed è sulle interfacce che le vibrazioni si trasformano in calore. La ghisa grigia smorza, e smorza perché è piena di discontinuità piatte di grafite. La ghisa sferoidale, avendole scambiate con la tenacità, smorza sensibilmente meno.

Sotto una macchina, la resistenza a trazione serve raramente. La struttura lavora soprattutto a compressione e flessione con tensioni modeste. Ciò che serve è che la macchina smetta di risuonare. Quindi il materiale che gli ingegneri definiscono debole e fragile è quello che va messo lì, e il grado più tenace è il compromesso.

È anche il motivo per cui sostituire l’una con l’altra è una vera modifica ingegneristica. Una macchina già al limite sul chatter con la ghisa grigia può diventare inaccettabile con la sferoidale.

Leggere le designazioni dei gradi

La prassi europea secondo EN 1561 ed EN 1563:

• EN-GJL-xxx è ghisa grigia a grafite Lamellare. EN-GJL-200, 250, 300.
• EN-GJS-xxx-y è ghisa sferoidale a grafite Sferoidale. EN-GJS-400-15, 500-7, 600-3.

Il numero è la resistenza minima a trazione in MPa. Per la ghisa sferoidale il secondo numero è l’allungamento minimo in percentuale, che è il senso stesso del grado. Le vecchie designazioni tedesche, GG25 per EN-GJL-250 e GGG40 per EN-GJS-400-15, sono ancora di uso quotidiano e le troverà sui disegni.

In linea di massima, EN-GJL-250 / GG25 è il grado di riferimento per i basamenti macchina: una matrice perlitica con grafite lamellare fine, che offre resistenza e durezza utilizzabili mantenendo lo smorzamento e l’eccellente lavorabilità di cui un basamento ha bisogno.

La trappola: la resistenza dipende dalla sezione

Ecco cosa coglie di sorpresa molti su un getto pesante.

Il numero del grado è misurato su una provetta colata separatamente, di dimensioni definite, secondo la EN 1561. Il suo basamento non è una provetta. Una sezione spessa si raffredda lentamente, ingrossa la grafite e dà resistenza e durezza inferiori a quanto suggerisce la provetta.

Su un basamento con pareti da 60 mm, la resistenza nella parete sarà sensibilmente inferiore al minimo del grado. È normale, previsto e trattato nella norma, e non è un difetto. Ma significa che:

• Occorre specificare il grado e lo spessore della sezione determinante.
• Occorre concordare da dove proviene l’eventuale materiale di prova: una provetta colata separatamente, un’appendice colata sul getto, oppure un prelievo dal getto stesso. Danno numeri diversi e la differenza non è piccola.
• Se un intervallo di durezza conta per la lavorazione o per una superficie soggetta a usura, lo specifichi a parte e indichi dove viene misurato.

Se salta questo passaggio, avrà una discussione al collaudo in cui entrambe le parti leggono correttamente la stessa norma.

Dove la ghisa sferoidale è la scelta giusta

Non ogni parte di una macchina è un bancale. La ghisa sferoidale è corretta quando:

• Il pezzo subisce urti o colpi, oppure un carico di trazione ciclico.
• Una rottura sarebbe pericolosa e si vuole uno snervamento invece di una rottura fragile.
• La sezione è sottile e molto sollecitata.
• Si tratta di una staffa, un braccio, una leva, un alloggiamento o un piedistallo, non di una struttura smorzante.

Presse, frantoi e tutto ciò che ha un’inversione di carico improvvisa usano spesso la ghisa sferoidale proprio per queste ragioni.

Cosa indicare sul disegno del getto

• Grado secondo EN 1561 o EN 1563, con la designazione tradizionale equivalente se la sua officina la usa.
• Spessore della sezione determinante.
• Dove viene prelevato il materiale di prova e quali proprietà decidono accettazione o rifiuto.
• Intervallo di durezza e punto di misura, se conta.
• Controlli non distruttivi richiesti e classe di accettazione.
• Se un getto può essere riparato, e con quale metodo.
• Stagionatura o distensione prima della lavorazione, e se vuole il diagramma.

Quest’ultimo punto non è facoltativo su un basamento di precisione. Un getto si raffredda in modo non uniforme nella forma e trattiene tensioni residue; la sgrossatura le libera e il pezzo si muove. Legga i difetti dei getti e cosa scartare e la guida a distensione e planarità insieme a questa.

Domande frequenti

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