La classificazione ICFTA dei difetti nei getti di fusione

x aperturaLa ICFTA (International Committee of Foundry Technical Associations) è un comitato che riunisce le piu’ importanti associazioni nazionali nel campo della fonderia, e come tutte le principali associazioni tecniche il suo scopo principale è sempre stato quello di favorire l’armonizzazione nel settore di standard produttivi, criteri qualitativi e strumenti di giudizio. In questa ottica si colloca anche la stesura di questa interessante classificazione delle difettosità nei getti di fusione, in uno sforzo indirizzato a dare non solo una definizione univoca per ogniuna delle diverse tipologie di difetto che possono gravare sul getto di fusione, ma anche a fornire una sorta di prontuario per risalire dalla tipologia di difetto alla causa di processo che l’ha indotto.
Se la scienze e la tecnica devono essere il regno dell’esatto (non tanto nel senso di “giusto” quanto almeno nel senso di “preciso, ben definito”) è ovvio che questa esattezza deve partire dalle basi, ossia dalla identificazione nominale degli elementi o delle azioni.
Non è certo difficile capire come nell’ambito dell’ingegneria, così come in ogni altro ambito tecnico e scientifico, il primo problema sia quello di comunicare in maniera esatta, in modo tale che ad ogni “cosa” sia sempre associata in maniera univoca una definizione, e fare in modo che la quantità di informazioni da trasmettere sia ridotta al minimo.
Riflettiamo un attimo su questo aspetto, e consideriamo un semplice report di prova su un provino metallico.
Se io indico “limite di rottura = 80 MPa”, qualunque lettore identifica immediatamente la caratteristica del materiale: ma può farlo solo perché è esattamente codificato cosa si intenda per “limite di rottura” e per “MPa”.
Se cosi non fosse al valore di 80 dovrebbe essere accompagnato ogni volta dalla descrizione del significato di “limite di rottura” e di “MPa” in maniera tale che quando un tecnico legge il mio report, non abbia nessun problema a comprenderne il significato.

Espressioni e significati
Non è quindi un caso che praticamente ogni normativa si apra con il paragrafo “termini e definizioni”, ossia con un paragrafo in cui vengono indicati i termini tecnici specifici utilizzati nella normativa stessa ed il relativo significato: e spesso ci sono addirittura delle normative che hanno proprio come unico scopo quello di codificare termini e definizioni!
Ovviamente ci sono termini o concetti che sono abbastanza facili da “cristallizzare” in una definizione e quindi in un termine che la racchiuda, ed altri che sono molto piu’ sfumati e quindi difficili da circoscrivere in un solo termine: in questa seconda categoria rientrano indubbiamente i difetti dei prodotti.
Senza entrare in quel campo minato che sono i difetti estetici, per i quali la indeterminatezza è ancor più amplificata dal fatto che essi raramente hanno un impatto funzionale (e quindi non possono essere caratterizzati in termini prestazionali) e dipendono dalla percezione visiva (“strumento di misura” che in realtà strumento di misura non è), anche nel campo dei difetti funzionali i problemi non mancano di certo, a cominciare dalla “prospettiva” da cui si guarda il difetto.
Un difetto puo’ essere infatti considerato in funzione dell’aspetto che assume, della causa che l’ha generato, dell’effetto che esso ha sulla funzionalità del prodotto e cosi’ via…. Consideriamo infatti un semplice “avvallamento” sulla superficie di un cubo : esso può essere considerato come

 

  • Difetto superficiale (per dove è collocato)
  • Difetto geometrico (per l’effetto che ha sul design del prodotto)
  • Difetto prestazionale (perché diminuisce la sezione del prodotto)
  • Difetto da ritiro (per la causa meccanica che l’ha generato)
  • Difetto a freddo ( per indicare quando si è verificato)

 

Questo semplice esempio ci permette di introdurre un secondo aspetto legato alla nomenclatura dei difetti, ossia la loro categorizzazione , o classificazione che dir si voglia.
Se la nomenclatura dei difetti si pone come obbiettivo semplicemente di individuare definizioni specifiche per ogni singolo “tipo” di difetto, passando alla classificazione dei difetti l’obbiettivo diventa molto piu’ ambizioso , in quanto in tal caso alle definizioni dei difetti si chiede anche di essere in un certo qual modo “parlanti” e permettere di individuare elementi comuni in difetti distinti.
Per esempio, una porosità superficiale è accumunabile all’”avvallamento” appena citato dal fatto di essere in superficie , ma non lo è se consideriamo l’effetto geometrico (la forma del cubo non cambia) , la causa che l’ha generato (non il ritiro ma la presenza di gas, ad esempio) o quando si è manifestato (a caldo, durante l’iniezione e non al raffreddamento).
Al contrario, una porosità interna non avrebbe niente in comune con il suddetto avvallamento, ma rispetto alla porosità superficiale avrebbe in comune tutte le caratteristiche con l’eccezione di dove si manifesta (nel cuore del materiale e non sulla superficie

I nomi e le classificazioni
Questo ci fa capire come “classificare” sia un operazione piu’ complessa del semplice nominare : con la classificazione non si vuole dare una semplice descrizione ma uno strumento tecnico che fornisca indicazioni sulle cause o sugli effetti di quel difetto, e quindi indicazioni o sulle criticità del processo o sulle criticità del prodotto.
Questo ovviamente comporta che, se bene o male è possibile pensare ad una certa omogeneità nella nomenclatura dei difetti, molto più difficile pensare alla stessa omogeneità nelle classificazioni: basti pensare alla diversa prospettiva di chi fa produzione (interessato ad una classificazione che tenga in considerazione soprattutto il processo) e di chi utilizza il prodotto (interessato soprattutto all’impatto dei difetti sulla funzionalità in utilizzo)
Questo ha comportato che nel corso del tempo si siano sviluppati diversi sistemi di identificazione e classificazione dei difetti nei getti di fusione, e tutt’oggi questo è un argomento ancora in sviluppo, come dimostra ad esempio il progetto europeo StaCast che sotto il coordinamento del Prof. Bonollo (Università degli studi di Padova) stà lavorando ad una futura proposta di classificazione delle difettosità dei getti, specifica per i getti in alluminio.
Ma limitandoci a quello che è l’attuale stato dell’arte, la classificazione che a tutt’oggi gode della massima diffusione internazionale è quella codificata dal Comitato Internazionale delle Associazioni Tecniche di Fonderia (International Committee of Foundry Technical Associations – ICFTA) .
Nello sforzo di classificazione e nomenclatura delle difettosità dei getti, la ICFTA ha seguito un approccio basato sulla suddivisione iniziale dei difetti secondo la loro morfologia , individuando 7 categorie principali e le categorie principali di difetto sono state così suddivise:

  1. sporgenze
  2. cavità
  3. discontinuità
  4. difetti
  5. mancanze
  6. dimensione o forma improprie
  7. inclusioni o anomalie strutturali

e successivamente identificate mediante una lettera in progressione alfabetica, da A a G.
All’interno di ogni categoria si è poi individuato un secondo livello di classificazione, corrispondente alle diverse forme in cui la singola categoria di difetto può presentarsi, ed un terzo livello in cui si differenziano le diverse varianti di tale forma.
Attribuendo un codice numerico progressivo per ogni livello di classificazione, ne consegue che la codica ICFTA individua ogni possibile difetto del getto mediante un codice alfanumerico di 4 elementi, in cui il primo elemento alfabetico e i successivi numerici.
A titolo esemplificativo possiamo riportare la classificazione dei difetti di categoria “A”, ossia i difetti connessi a porzioni di materiale che si estendono a partire dalla superficie del getto, difetti raccolti nella tabella “A”, tratta da ASM vol 11 – Handobook of failure analysis and prevention.
Da un punto di vista concettuale, il percorso a cui si è arrivati alla definizione di tale tabella (“A”) è articolato come nell’immagine a seguire.
Isolata la famiglia dei difetti connessi alla presenza di materiale comunque esterno della superficie ideale del getto, se ne sono identificate due tipologie :

  • le bave (fin o flash nella terminologia anglosassone)
  • le sporgenze

rispettivamente identificate come famiglie A1 e A2.
Per le bave il successivo livello di differenziazione ha riguardato il fatto che esse siano interne o esterne al profilo principale del getto (famiglie A11 e A21), e a questo punto si sono identificate le singole tipologie di difetto, a seconda della forma e della posizione assunta, ottenendo quindi le codifiche complete A111, A112 e così via.
Per le sporgenze il processo di differenziazione è stato analogo, distinguendo prima tra rigonfiamento e protuberanza, elencando poi le diverse singole tipologie: alla fine un totale di ben 14 casi solo per i difetti in sporgenza!
Analogo approccio viene poi perseguito per tutte le altre 6 categorie di difetti, per arrivare ad una classificazione che supera addirittura le 70 tipologie di difettosità solo per i getti di fusione.

(contributo del Dr. Ing. Francesco Chichi , Direttore Tecnico 2Effelab Srl)

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