L'S355 è un acciaio strutturale ampiamente utilizzato nei macchinari industriali, nelle strutture metalliche e nei grandi assemblaggi saldati. Offre una resistenza allo snervamento relativamente elevata, mantenendo al contempo un equilibrio ottimale tra tenacità all'urto, saldabilità e costi di produzione. Tra le applicazioni più comuni figurano basi per macchinari, piastre di montaggio, staffe portanti, componenti di collegamento e grandi telai strutturali, molti dei quali richiedono una precisione Lavorazione dell'acciaio S355 dopo il taglio o la saldatura.
Tuttavia, l’S355 non è un unico materiale con proprietà del tutto fisse. I diversi suffissi indicano specifici requisiti di resistenza agli urti o condizioni di fornitura, mentre anche lo spessore del materiale influisce sul limite di snervamento minimo garantito. Per questo motivo, la scelta del materiale, la progettazione strutturale e Processo CNC Nella fase di progettazione occorre tenere conto della classe esatta dell’acciaio S355, dello spessore e delle condizioni di consegna, anziché basarsi esclusivamente sulla designazione generica.
Che cos’è l’acciaio S355?
L'S355 è una qualità di acciaio strutturale definita dalla normativa europea EN 10025 sistema standard.
- S è l'acronimo di acciaio strutturale.
- 355 indica un grado minimo di resistenza allo snervamento di circa 355 MPa nell'intervallo di spessore specificato.
L'S355 è generalmente classificato come acciaio strutturale al carbonio-manganese. Le norme che lo regolano disciplinano principalmente il limite di snervamento minimo, la resistenza alla trazione, la duttilità e la tenacità all'urto richieste per ciascun grado. Anziché fare affidamento su un’elevata durezza per garantire la capacità portante, l’S355 utilizza una composizione chimica controllata, processi di laminazione e una microstruttura mirati a bilanciare resistenza, tenacità e saldabilità.
È importante comprendere che 355 MPa non è un limite di snervamento fisso per ogni spessore. Per alcune lamiere in S355, il limite di snervamento minimo può essere pari a 355 MPa per spessori fino a 16 mm, scendere a 345 MPa da 16 a 40 mm e ridursi ulteriormente a 335 MPa da 40 a 63 mm. È necessario verificare sempre la norma di prodotto applicabile e il certificato del materiale per conoscere i requisiti effettivi.
Composizione chimica dell'acciaio S355
L'S355 è un acciaio principalmente a base di ferro, con quantità controllate di carbonio, manganese, silicio ed elementi residui utilizzati per ottenere le prestazioni richieste. I limiti chimici variano a seconda della qualità, dello spessore e delle condizioni di consegna. I valori riportati di seguito forniscono una panoramica generale della composizione tipica e della funzione di ciascun elemento.
| Elemento | Intervallo di controllo tipico | Effetto principale sulle proprietà dei materiali |
|---|---|---|
| Carbonio, C | In genere non più di 0,20%–0,24% | Aumenta la resistenza e la durezza, ma un eccesso di carbonio riduce la saldabilità e la tenacità |
| Manganese, Mn | In genere non più di 1,60% | Migliora la resistenza, la tenacità e la stabilità microstrutturale |
| Silicio, Si | In genere non più di 0,55% | Viene utilizzato per la disossidazione e contribuisce in parte al rafforzamento per soluzione solida |
| Fosforo, P | In genere non più di 0,025%–0,035% | Un eccesso di fosforo riduce la duttilità e la tenacità a basse temperature |
| Zolfo, S | In genere non più di 0,025%–0,035% | Un eccesso di zolfo può aumentare il rischio di fragilità a caldo e di fessurazione |
| Rame, Cu | Non più di 0,55% in alcune qualità | Potrebbe garantire un miglioramento limitato della resistenza alla corrosione atmosferica |
| Azoto, N | Non più di 0,012% in alcune qualità | Deve essere controllato per limitare gli effetti negativi sull'invecchiamento e sulla resistenza |
Alcune qualità S355 a grana fine contengono anche piccole quantità di niobio, vanadio o titanio. Questi elementi di microlegatura affinano la struttura del grano o formano precipitati fini, migliorando la resistenza e la tenacità senza richiedere un aumento eccessivo del tenore di carbonio.
La composizione chimica effettiva deve essere sempre valutata in base alla specifica qualità, ad esempio S355JR, S355J2, S355N o S355M.
Perché l'S355 è così diffuso?
Il vantaggio principale dell'S355 è la sua prestazione complessiva equilibrata.
Rispetto agli acciai strutturali a bassa resistenza, l’S355 è in grado di sopportare carichi maggiori, consentendo ai progettisti di ridurre le dimensioni di alcune sezioni o di aumentare la capacità di carico di un componente. Rispetto agli acciai temprati e agli acciai altamente legati, offre una migliore saldabilità, formabilità ed economicità di produzione.
L'S355 è particolarmente indicato per:
- Basi per macchine e piattaforme di montaggio
- Staffe per impieghi gravosi e piastre di collegamento portanti
- Ponti e strutture in acciaio
- Attrezzature di sollevamento e sistemi di trasporto
- Telai saldati di grandi dimensioni
- Componenti in lamiera spessa che richiedono superfici di montaggio e fori lavorati con precisione
Queste applicazioni richiedono che il materiale sia in grado di sopportare carichi statici, pur rimanendo adatto alla saldatura, al taglio, alla foratura, alla fresatura e all'assemblaggio. In tali casi, le proprietà equilibrate dell'S355 risultano spesso più preziose della sola elevata durezza.
Gradi comuni della norma S355
S355JR
La norma S355JR richiede un'energia minima di impatto Charpy con intaglio a V pari a 27 J a 20 °C. Viene comunemente utilizzato per la realizzazione di strutture edilizie, telai di apparecchiature, staffe di vario tipo e componenti meccanici che operano a temperature ambientali normali.
S355J0
La norma S355J0 richiede un'energia d'impatto minima pari a 27 J a 0 °C. Rispetto all’S355JR, è più indicato per attrezzature da esterno e applicazioni strutturali esposte a temperature moderatamente più basse.
S355J2
La norma S355J2 richiede un'energia d'impatto minima pari a 27 J a −20 °C. È indicato per ambienti a bassa temperatura, strutture saldate di grandi dimensioni e componenti in cui la resistenza alla frattura fragile riveste maggiore importanza.
S355K2
La norma S355K2 richiede un'energia d'impatto minima pari a 40 J a −20 °C. I suoi requisiti di resistenza all’urto a bassa temperatura sono superiori a quelli dell’S355J2, rendendolo adatto a strutture portanti critiche e a condizioni di urto più impegnative.
S355N e S355NL
Si tratta di acciai strutturali a grana fine normalizzati o laminati normalizzati. La loro microstruttura e le loro proprietà meccaniche sono generalmente più uniformi, il che li rende adatti alla produzione di lamiere spesse, componenti saldati di grandi dimensioni e applicazioni che richiedono una tenacità affidabile alle basse temperature.
S355M e S355ML
I profilati S355M e S355ML vengono prodotti mediante laminazione termomeccanica. Il controllo della temperatura di laminazione e della deformazione consente di ottenere una microstruttura a grana fine con buona saldabilità e tenacità.
Queste qualità sono comunemente utilizzate nella costruzione di ponti, grandi strutture in acciaio e attrezzature di sollevamento. L’acciaio S355 fornito nelle condizioni +N o +M offre generalmente una tenacità più costante rispetto al materiale di base appena laminato.
Principali proprietà meccaniche dell'acciaio S355
I valori riportati di seguito descrivono le prestazioni tipiche dell'acciaio S355. I risultati effettivi variano a seconda della qualità specifica, dello spessore del prodotto, delle condizioni di laminazione e della direzione di campionamento.
| Proprietà | Valore tipico o specificato | Rilevanza ingegneristica |
|---|---|---|
| Resistenza allo snervamento | Valore minimo di circa 355 MPa per le sezioni più sottili | Determina il carico al quale ha inizio la deformazione permanente |
| Resistenza alla trazione | In genere 470–630 MPa | Indica la sollecitazione massima che il materiale è in grado di sopportare prima della rottura per trazione |
| Allungamento dopo la rottura | In genere circa 20%–22% | Indica la capacità del materiale di subire una deformazione plastica |
| Energia di impatto secondo Charpy | 27 J o 40 J | Indica la capacità del materiale di assorbire l'energia d'urto a una temperatura specificata |
| Modulo elastico | Circa 210 GPa | Determina la deformazione elastica sotto carico |
| Durezza Brinell | In genere circa 150–200 HB | Un parametro generale che influisce sulla forza di taglio e sull'usura dell'utensile |
| Densità | Circa 7,85 g/cm³ | Utilizzato per calcolare il peso dei componenti, i carichi di trasporto e i requisiti relativi ai dispositivi di fissaggio |
Alcune lamiere S355 con spessore compreso tra 5 e 16 mm possono presentare un limite di snervamento minimo di 355 MPa, una resistenza alla trazione compresa tra 470 e 630 MPa e un allungamento minimo di circa 21%–22%. Tuttavia, il limite di snervamento minimo garantito può diminuire all’aumentare dello spessore.
Comprendere le diverse proprietà meccaniche dell’acciaio S355
“La ”resistenza” non è una singola proprietà del materiale. La resistenza allo snervamento, la resistenza alla trazione, la tenacità all’urto, la durezza e la rigidità descrivono il comportamento del materiale in diverse condizioni di carico.
Resistenza allo snervamento: minimo di circa 355 MPa
Il limite di snervamento è la sollecitazione alla quale un materiale inizia a subire una deformazione permanente.
Quando la base di una macchina, una staffa o una piastra di collegamento viene sottoposta a un carico inferiore al proprio limite di snervamento, normalmente riprende la sua forma originale una volta rimosso il carico. Una volta superato il limite di snervamento, il componente può subire una deformazione permanente da flessione o una distorsione dimensionale.
La resistenza allo snervamento dell'acciaio S355 è determinata da diversi meccanismi di rinforzo:
- Rafforzamento mediante soluzione solida dovuto al manganese e ad altri elementi
- Indurimento delle precipitazioni dovuto al niobio, al vanadio o al titanio
- Rafforzamento ai bordi dei grani mediante affinamento dei grani
- Una microstruttura relativamente uniforme di ferrite-perlite ottenuta mediante laminazione o normalizzazione
Questi meccanismi aumentano la resistenza senza fare affidamento esclusivamente su un maggiore contenuto di carbonio, che altrimenti ridurrebbe la saldabilità.
Dal punto di vista della lavorazione CNC, un limite di snervamento più elevato comporta la necessità di una forza maggiore per la formazione e la separazione del truciolo. Se la macchina, l’utensile o il sistema di serraggio non presentano una rigidità sufficiente, possono verificarsi flessioni dell’utensile, segni di vibrazione e variazioni dimensionali.
Resistenza alla trazione: circa 470–630 MPa
La resistenza alla trazione è la sollecitazione massima che il materiale è in grado di sopportare durante una prova di trazione prima della rottura.
Poiché la resistenza alla trazione è superiore al limite di snervamento, l'acciaio S355 può continuare a sostenere un carico aggiuntivo anche dopo l'inizio della deformazione plastica. Tuttavia, la resistenza alla trazione non dovrebbe normalmente essere utilizzata come limite di lavoro ammissibile nella progettazione strutturale, poiché prima di raggiungere tale valore si verifica una significativa deformazione permanente.
La resistenza alla trazione è particolarmente rilevante per:
- Piastre di collegamento sottoposte a carico di trazione
- Strutture di sollevamento e trasporto
- Aree portanti in prossimità dei giunti saldati
- Componenti di supporto utilizzati nell'edilizia e nei macchinari pesanti
Nella lavorazione meccanica, una maggiore resistenza alla trazione comporta generalmente un aumento del carico meccanico sul tagliente. È opportuno evitare carichi di taglio istantanei eccessivi durante la fresatura di scanalature profonde, il taglio a tutta larghezza e la sgrossatura pesante.
Resistenza all’urto: 27 J o 40 J
L'energia d'urto non è una misura della resistenza statica. Rappresenta la quantità di energia che un materiale è in grado di assorbire in caso di carico improvviso a una temperatura specificata.
Una delle principali differenze tra S355JR, J0, J2 e K2 è la temperatura richiesta per la prova di impatto e l’energia minima assorbita. Ad esempio, l’S355J2 deve garantire almeno 27 J a −20 °C, il che lo rende più adatto rispetto all’S355JR per ambienti freddi o strutture esposte a urti improvvisi.
La resistenza agli urti è influenzata da:
- Tenore di fosforo, zolfo e inclusioni non metalliche
- Granulometria
- La forma e la distribuzione della ferrite e della perlite
- Processi di laminazione e normalizzazione
- La microstruttura della zona termicamente alterata della saldatura
I grani fini migliorano in genere sia la resistenza che la tenacità, mentre i grani grossolani, le impurità e le microstrutture non uniformi possono aumentare il rischio di frattura fragile.
La resistenza all’urto non determina direttamente la velocità di taglio allo stesso modo della durezza, ma è importante ai fini della scelta del materiale. Un componente destinato all’uso a basse temperature, selezionato esclusivamente in base al suo limite di snervamento di 355 MPa, potrebbe comunque non soddisfare i requisiti operativi se non si tiene conto del grado di resistenza all’urto richiesto.
Durezza: in genere circa 150–200 HB
La durezza indica la resistenza di un materiale all'impronta, ai graffi e alla deformazione plastica localizzata.
L'S355 è un acciaio strutturale le cui norme garantiscono principalmente il limite di snervamento, la resistenza alla trazione e la tenacità, piuttosto che un valore fisso di durezza. Pertanto, il valore compreso tra 150 e 200 HB deve essere considerato come un intervallo di riferimento tipico, non come un requisito di accettazione universale per ogni prodotto in S355.
La durezza dell'acciaio S355 dipende principalmente dai seguenti fattori:
- Contenuto di carbonio
- Manganese ed elementi di microlegatura
- La percentuale di ferrite e perlite
- Granulometria
- Velocità di raffreddamento e cicli termici localizzati
Un maggiore contenuto di perlite aumenta in genere la resistenza e la durezza. Anche l'affinamento del grano può aumentare la resistenza, mantenendo al contempo una tenacità relativamente buona.
I bordi tagliati a fiamma o saldati sono sottoposti a un rapido processo di riscaldamento e raffreddamento, che può alterare localmente la microstruttura e generare una zona termicamente alterata più dura rispetto al materiale di base. Questo è uno dei motivi per cui gli utensili da taglio possono usurarsi rapidamente o scheggiarsi durante la lavorazione di bordi tagliati termicamente.
Rigidità: modulo elastico pari a circa 210 GPa
La rigidità descrive la resistenza di un componente alla deformazione elastica. La proprietà del materiale rilevante è il modulo elastico.
L'acciaio S355 presenta un modulo elastico di circa 210 GPa, determinato principalmente dalle caratteristiche di legame atomico dei materiali a base di ferro. Il tenore di carbonio e manganese, la dimensione dei grani e le microstrutture da laminazione normale possono influire in modo significativo sulla resistenza e sulla durezza, ma hanno un effetto limitato sul modulo elastico.
Ciò significa che, sebbene l'S355 abbia un limite di snervamento superiore rispetto all'S235, i due materiali non presenteranno una differenza altrettanto marcata nella deflessione elastica quando le dimensioni del componente e il carico applicato sono gli stessi.
La rigidità dei componenti viene migliorata principalmente tramite:
- Aumentare lo spessore della piastra o le dimensioni della sezione trasversale
- Aggiunta di nervature di rinforzo
- Riduzione della lunghezza non sostenuta o a sbalzo
- Ottimizzazione della geometria della sezione trasversale
- Miglioramento delle condizioni di assistenza e di collegamento
Pertanto, quando la base di una macchina o una staffa lunga subisce una deflessione elastica eccessiva, la semplice sostituzione di un acciaio di resistenza inferiore con l’S355 potrebbe non risolvere il problema. È necessario riesaminare anche le dimensioni strutturali e la disposizione dei supporti.
Condizioni di consegna standard per l'acciaio S355
+AR: Stato "as-rolled"
+AR indica che l'acciaio viene fornito allo stato di laminazione. È generalmente economico e adatto per piastre di montaggio standard, telai generici e componenti strutturali che non richiedono particolari requisiti di tenacità alle basse temperature.
Nel caso di grandi piastre lavorate con precisione, le tensioni residue e le variazioni microstrutturali presenti nel materiale appena laminato possono aumentare il rischio di deformazione dopo la lavorazione.
+N: Condizione normalizzata o normalizzata-arrotolata
Il simbolo +N indica una condizione di consegna normalizzata o normalizzata e laminata. Il riscaldamento, la laminazione e il raffreddamento controllati affinano la struttura granulare e migliorano l’uniformità delle proprietà meccaniche.
L'acciaio S355J2+N è comunemente utilizzato per lamiere di grosso spessore, strutture a bassa temperatura e componenti che richiedono una migliore saldabilità e stabilità dimensionale.
È importante distinguere tra le seguenti denominazioni:
- S355N è una specifica qualità di acciaio strutturale a grana fine.
- S355J2+N L'acciaio S355J2 viene fornito in stato normalizzato o normalizzato e laminato.
Le due denominazioni non devono essere considerate intercambiabili.
+M: Condizione di laminazione termomeccanica
+M indica la laminazione termomeccanica. Questo processo controlla con precisione la temperatura di deformazione e il raffreddamento per ottenere una microstruttura a grana fine, raggiungendo spesso la resistenza richiesta con un equivalente di carbonio relativamente basso.
Questi materiali sono adatti per grandi strutture saldate, ponti e componenti in cui le proprietà della zona termicamente alterata della saldatura sono importanti.
Le qualità standard S355 generalmente non richiedono il trattamento di tempra e rinvenimento per raggiungere le proprietà meccaniche specificate. Per i grandi assemblaggi saldati o i componenti lavorati con precisione si può prendere in considerazione un trattamento di distensione, ma la temperatura deve essere controllata per evitare di alterare la microstruttura originale e le prestazioni meccaniche.
Saldabilità dell'acciaio S355
L'acciaio S355 presenta in genere una buona saldabilità e può essere saldato utilizzando processi comuni quali la saldatura MAG/MIG, la saldatura ad arco con elettrodo rivestito, la saldatura ad arco con filo animato e la saldatura ad arco sommerso.
Le leghe al carbonio-manganese e le qualità S355 a grana fine possono normalmente essere saldate con procedure convenzionali. I materiali forniti nelle condizioni +N o +M possono inoltre garantire una tenacità più uniforme.
La necessità di preriscaldamento non dovrebbe essere determinata esclusivamente dalla denominazione “S355”. È necessario valutare anche altri fattori, tra cui:
- Spessore del materiale
- Equivalente di carbonio
- Limitazione articolare
- Tenore di idrogeno del metallo d'apporto
- Temperatura ambiente
- Apporto termico e temperatura tra i passaggi
Le sezioni sottili, gli equivalenti di carbonio bassi e i giunti con contenuta restrizione sono generalmente più facili da saldare. Le lamiere spesse, gli assemblaggi altamente vincolati e la saldatura in ambienti freddi possono richiedere il preriscaldamento e un controllo più rigoroso della temperatura interpasso.
Quando una struttura saldata richiede anche lavorazioni CNC, la saldatura, la raddrizzatura e qualsiasi trattamento di distensione necessario dovrebbero normalmente essere completati prima che le superfici di montaggio, i fori di posizionamento e gli accoppiamenti critici vengano sottoposti alla lavorazione di finitura. Questa sequenza riduce l'effetto della distorsione da saldatura sulla precisione dimensionale finale.
Classi approssimative dell'acciaio S355 in altri paesi
I materiali conformi a norme diverse non devono essere considerati pienamente equivalenti basandosi esclusivamente sul limite di snervamento. Le seguenti classi possono essere utilizzate per un confronto preliminare, ma prima di procedere alla sostituzione è necessario verificare la composizione chimica, lo spessore applicabile, la temperatura di prova di resistenza all’urto, le condizioni di consegna e la norma di riferimento del prodotto.
| Paese o regione | Voto approssimativo o storico comparabile | Note |
|---|---|---|
| Germania | St52-3 | Una vecchia classe DIN comunemente paragonata alla S355 |
| Francia | Serie E36 | Deve essere selezionato in base al grado di impatto e alle condizioni di consegna |
| Regno Unito | Serie BS 4360 Grado 50 | Un voto approssimativo secondo il precedente sistema britannico |
| Italia | Serie Fe510 | Una denominazione precedente del sistema UNI |
| Polonia | 18G2A | Utilizzato principalmente per confronti storici o con standard precedenti |
| Repubblica Ceca | ČSN 11 523 | Un grado equivalente secondo il precedente sistema ČSN |
| Stati Uniti | ASTM A572 Classe 50 | Livello di resistenza allo snervamento simile, ma non direttamente equivalente |
| Cina | Serie Q355 | È necessario verificare il grado di qualità, la temperatura di impatto e la norma applicabile |
| Giappone | Serie SM490 | Livello di resistenza simile, ma la composizione e i requisiti di impatto potrebbero differire |
I riferimenti storici relativi alla conversione dei gradi devono essere considerati solo indicativi. Un materiale descritto come “l’equivalente più simile” può comunque presentare differenze in termini di composizione chimica, proprietà di resistenza agli urti, limiti di spessore o condizioni di consegna.
Lavorabilità CNC dell'acciaio S355
L'S355 può essere fresato, tornito, forato, alesato e filettato con macchine a controllo numerico (CNC) utilizzando utensili convenzionali progettati per l'acciaio.
La sua difficoltà di lavorazione è generalmente superiore a quella dell'acciaio dolce a bassa resistenza, ma inferiore a quella dell'acciaio temprato o dell'acciaio per utensili altamente legato. Tra le caratteristiche di lavorazione più comuni figurano:
- Forze di taglio relativamente elevate
- Aumento del carico sul mandrino durante la sgrossatura
- Usura accelerata degli utensili causata dalla scaglia di laminazione
- Possibile indurimento localizzato lungo i bordi tagliati termicamente
- Deformazione di piastre di grandi dimensioni a seguito del rilascio delle tensioni residue
- Instabilità dimensionale nei componenti saldati in funzione della sequenza di saldatura
L'acciaio S355 non è di norma considerato un materiale difficile da lavorare. Nella produzione, molti problemi di lavorazione non sono causati dal tipo di acciaio in sé, ma dalle condizioni del pezzo grezzo, dalle superfici interessate termicamente, dall'insufficiente rigidità del sistema di serraggio o da una sequenza di lavorazione inadeguata.
Parametri generali di fresatura CNC per l'acciaio S355
Nella lavorazione dell'acciaio S355 con frese in metallo duro rivestite, è possibile utilizzare i seguenti valori come impostazioni iniziali in condizioni stabili e per applicazioni generiche.
| Parametri di lavorazione | Intervallo iniziale consigliato |
|---|---|
| Velocità di taglio | 180–280 m/min |
| Avanzamento per dente | 0,05–0,18 mm/dente |
| Profondità di taglio assiale | da 0,3 a 1,0 volte il diametro dell'utensile |
| Larghezza radiale di taglio | 10%–40% del diametro dell'utensile |
La velocità di taglio può essere aumentata durante la fresatura laterale stabile, quando si utilizza un ingaggio radiale minore o quando si lavora con utensili rivestiti ad alte prestazioni.
Quando si tagliano scaglie di laminazione, bordi tagliati a fiamma, scanalature profonde, superfici interrotte o componenti con rigidità limitata, potrebbe essere necessario ridurre la velocità di taglio a circa 120–180 m/min.
Questi valori non costituiscono standard fissi per la norma S355. La velocità di taglio e l'avanzamento devono essere regolati in base alla durezza del materiale, alle condizioni di fornitura, al materiale dell'utensile, alla geometria della fresa, al metodo di raffreddamento e alla stabilità del serraggio del pezzo.
Scelta degli utensili e raffreddamento
Utensili in carburo progettati per Acciaio ISO P Per la lavorazione dell'acciaio S355 si preferiscono generalmente questi materiali.
Gli utensili di sgrossatura devono garantire:
- Lame affilate
- Buona resistenza alle scheggiature
- Adeguato spazio libero dal chip
- Rivestimenti resistenti all'usura
Gli strumenti di finitura dovrebbero dare priorità a:
- Bordi taglienti
- Bassa eccentricità dell'utensile
- Elevata rigidità del supporto
- Coerenza dimensionale
Rivestimenti quali TiCN, TiAlN e AlTiN possono migliorare la resistenza all’usura e le prestazioni alle alte temperature. Tuttavia, la scelta finale dovrebbe basarsi sul produttore dell’utensile, sull’operazione di lavorazione, sulle condizioni di taglio e sulla strategia di lubrificazione.
Il liquido di raffreddamento aiuta a controllare la temperatura di taglio, a migliorare la lubrificazione e a rimuovere i trucioli. Durante la foratura profonda, la fresatura di scanalature strette o le operazioni che comportano un’elevata asportazione di materiale, il liquido di raffreddamento deve raggiungere efficacemente il tagliente per evitare l’accumulo di trucioli e il surriscaldamento localizzato.
Problemi comuni nella lavorazione dell'acciaio S355
Usura degli utensili causata dalla scaglia di laminazione
I semilavorati laminati a caldo presentano spesso uno strato di scaglie di laminazione. Questa superficie può risultare più dura e più abrasiva rispetto all’acciaio sottostante.
La prima passata di taglio dovrebbe avvenire al di sotto della scaglia, anziché lasciare che il tagliente sfreghi continuamente lungo la superficie.
Indurimento localizzato lungo i bordi tagliati termicamente
Il taglio a fiamma e il taglio al plasma generano una zona termicamente alterata. Un raffreddamento rapido e localizzato può alterare la microstruttura e aumentare la durezza dei bordi, causando un’usura prematura degli utensili, scheggiature o un taglio instabile.
Ove possibile, il bordo di taglio dovrebbe essere pulito prima della lavorazione, oppure si dovrebbe prevedere un margine di lavorazione sufficiente in fase di preventivazione e pianificazione del processo.
Rumori e segni sulla superficie
Un’eccessiva sporgenza dell’utensile, un supporto inadeguato del pezzo o un ingaggio radiale eccessivo possono causare vibrazioni.
È possibile migliorare la stabilità della lavorazione riducendo lo sbalzo dell'utensile, aumentando il sostegno del pezzo, regolando la velocità del mandrino o riducendo la larghezza radiale di taglio.
Formazione di Burr
Le bave si formano comunemente nei punti di uscita della punta, lungo i bordi delle lamiere sottili e attorno ai fori che si intersecano.
Utensili affilati, velocità di avanzamento adeguate e operazioni di smussatura pianificate possono ridurre la quantità di sbavatura manuale necessaria.
Deformazione del pezzo
Piastre di grandi dimensioni, componenti lunghi e strutture saldate possono deformarsi a causa del rilascio delle tensioni residue durante la lavorazione.
Tra i metodi di controllo più comuni figurano:
- Rimuovere il materiale in modo simmetrico da entrambi i lati
- Lasciare un margine di rifinitura sufficiente
- Rimontaggio del pezzo dopo la lavorazione di sgrossatura
- Separazione delle operazioni di sgrossatura e finitura
- Lavorare per ultime le superfici di montaggio e i fori critici
- Valutazione dei trattamenti antistress quando necessario
Componenti comuni in S355 lavorati con macchine CNC
L'acciaio S355 viene comunemente utilizzato per la produzione di:
- Basi per macchine e piattaforme di montaggio
- Piastre di collegamento di grandi dimensioni
- Staffe portanti
- Flange e alloggiamenti dei cuscinetti
- Componenti per attrezzature di sollevamento
- Supporti per sistemi di trasporto
- Superfici di montaggio su telai saldati
- Localizzazione e foratura di fori su lastre di acciaio di grande spessore
Questi componenti devono spesso soddisfare contemporaneamente requisiti relativi alla resistenza al carico, alla saldatura e all'assemblaggio. La qualità della lavorazione deve quindi garantire non solo il rispetto delle singole dimensioni, ma anche la distanza tra i fori, la planarità, la perpendicolarità e l'uniformità dei piani di riferimento.
Nel caso dei telai saldati, una procedura pratica consiste nel completare prima la saldatura e la raddrizzatura, per poi lavorare le superfici di montaggio, i fori di posizionamento e le aree di accoppiamento. Questa sequenza consente di compensare le variazioni dimensionali causate dal calore della saldatura.
Cosa occorre specificare al momento dell'acquisto di pezzi lavorati in S355?
Di norma, non è sufficiente indicare semplicemente “S355” su un disegno. Le richieste di preventivo e i documenti di acquisto dovrebbero riportare, ove possibile, le seguenti informazioni:
| Articolo | Informazioni consigliate |
|---|---|
| Grado del materiale | S355JR, S355J2, S355N o un altro tipo specifico |
| Condizioni di consegna | +AR, +N o +M |
| Spessore del materiale | Necessario per determinare il limite di snervamento minimo e i requisiti normativi applicabili |
| Tipo di campo vuoto | Piastra, barra, profilo strutturale o gruppo saldato |
| Certificazione del materiale | Se è richiesto un certificato EN 10204 3.1 |
| Tolleranze critiche | Posizione dei fori, planarità, perpendicolarità e quote di accoppiamento |
| Requisiti relativi alla superficie | Rugosità superficiale, smussature, sbavatura e trattamento superficiale |
| Requisiti particolari | Prove di resistenza agli urti a bassa temperatura, equivalente di carbonio o trattamento post-saldatura |
Qualora siano ammessi pezzi grezzi tagliati a fiamma o al plasma, occorre specificare anche il margine di lavorazione richiesto e la qualità dei bordi.
Il taglio termico può ridurre i costi di preparazione del materiale e di sgrossatura, ma la zona termicamente alterata può aumentare i carichi di taglio e l'usura degli utensili.
Come Weldo lavora i componenti in S355
Prima di mettere a punto il processo di produzione, Weldo La lavorazione conferma la specifica qualità S355, lo spessore della lamiera, le condizioni di consegna, il tipo di grezzo e le tolleranze critiche. Le operazioni di taglio, il serraggio del pezzo e le sequenze di lavorazione vengono quindi pianificate in base alla geometria del componente.
I componenti standard delle piastre possono essere realizzati mediante segatura, taglio a fiamma o taglio al plasma, seguiti da fresatura frontale, foratura, alesatura e lavorazione di contorni. Le basi di grandi dimensioni e i telai saldati vengono in genere prima saldati e raddrizzati, per poi essere sottoposti a lavorazione per ottenere le superfici di montaggio, i fori di posizionamento e i punti di riferimento critici.
I principali controlli di processo includono:
- Regolazione dei parametri di prima passata per la scaglia di laminazione e i bordi tagliati termicamente
- Scelta degli utensili in carburo adatti ai materiali in acciaio ISO P
- Distinguere le operazioni di sgrossatura, semifinitura e finitura
- Rimozione simmetrica di materiale da lastre di grandi dimensioni
- Rimontaggio o ispezione del componente dopo la lavorazione di sgrossatura
- Lavorare per ultime i fori critici e le superfici di montaggio
- Fissare una base di lavorazione provvisoria su pezzi complessi e rimuoverla tramite elettroerosione a filo dopo la lavorazione
- Controllo della distanza tra i fori, della planarità e della posizione dei punti di riferimento
Una base di lavorazione temporanea può migliorare la rigidità del serraggio dei componenti complessi. Una volta completate le operazioni di lavorazione principali, la base può essere separata mediante elettroerosione a filo, riducendo così i ripetuti riattrezzaggi e il tempo necessario per asportare il materiale in eccesso tramite fresatura convenzionale.
Conclusione
L'S355 è un acciaio strutturale europeo che offre un equilibrio ottimale tra resistenza, durezza, saldabilità e costi di lavorazione. È ampiamente utilizzato per basi di macchine, piastre di collegamento, staffe portanti e grandi assemblaggi saldati. Una scelta oculata del materiale e una lavorazione CNC di successo richiedono che il tipo specifico, lo spessore e le condizioni di fornitura siano chiaramente definiti, mentre l’utensileria, il sistema di serraggio del pezzo e le sequenze di lavorazione, dalla sgrossatura alla finitura, devono essere pianificate tenendo conto della resistenza del materiale, delle condizioni del grezzo e delle tensioni residue, al fine di controllare l’usura degli utensili, la deformazione del pezzo e la precisione dimensionale finale.
