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Il titanio

Il titanio e le sue proprietà

Oltre ad essere il quarto tra i metalli per abbondanza, il titanio è il nono elemento in ordine di utilizzazione industriale. Lo precedono – naturalmente – l’alluminio, il ferro e il magnesio.

Con peso atomico 47,867, è leggero e robusto: le sue proprietà combinano alta resistenza, tenacità, rigidità, bassa densità e buona resistenza alla corrosione.

La sua bassa densità (circa il 60% della densità del ferro) può essere rafforzata tramite elementi leganti e processi di deformazione. Non-magnetico, ha una buona proprietà di scambio termico. Il suo coefficiente di dilatazione termica è un po’ inferiore a quello degli acciai e meno della metà di quello dell’alluminio.

Altra proprietà utile è l’alto punto di fusione di 3135 ° F (1725 ° C), superiore di circa 400 ° C a quello dell’acciaio e di circa 2000 ° C a quello dell’alluminio.

Il titanio può essere passivato e resiste agli attacchi di acidi e base meglio dell’acciaio inossidabile. Le eccellenti resistenza alla corrosione e biocompatibilità, unite alla resistenza, lo rendono adatto alle applicazioni chimiche e petrolchimiche, ambienti marini e applicazioni biomedicali.

Per quanto riguarda la conduttività elettrica, quella del titanio è il 3,1% di quella del rame. Il titanio, dunque, non è un buon conduttore di elettricità, ed offre una elevata resistenza elettrica.

Per una visione più completa, ecco le proprietà del titanio raggruppate in una tabella:

Principali caratteristiche del titanio
Peso specifico 4.5 g/cm3
Densità 4500 Kg/m3
Temperatura di fusione 1680 °C
Conduttività termica 17 W/m°C
Coefficiente di espansione lineare (20-100 °C) 8.9*10-6 /°C
Conduttività elettrica 3% IACS (rame 100%)

Dal titanio puro alle leghe

Il titanio commercialmente puro viene classificato in quattro gradi, che differiscono sostanzialmente per

  • la resistenza;
  • l’usabilità.

In estrema sintesi, la prima aumenta e la seconda diminuisce all’alzarsi del grado,

Le leghe di titanio si suddividono in:

  • titanio commercialmente puro (CO): è il raggruppamento che contiene la maggior percentuale di titanio. Tipiche sono l’elevata resistenza a corrosione e caratteristiche meccaniche di valore medio basso.
  • Leghe α: presentano buona saldabilità e mantenimento delle caratteristiche meccaniche anche a temperature elevate di esercizio, grazie al contenuto generalmente alto di alluminio. L’impiego nei componenti particolarmente sollecitati è impedito dal fatto che non possono essere sottoposte a nessun trattamento termico.
  • Leghe b: garantiscono le migliori proprietà meccaniche. Hanno saldabilità molto limitata o nulla, vengono impiegate nelle costruzioni di bulloni, molle e parti fortemente sollecitate.
  • Leghe α+b: nel gruppo figurano le leghe più utilizzate, con elevate caratteristiche meccaniche e largamente usate nella produzione di parti per aerei.

Le leghe di titanio, piuttosto numerose, vengono classificate in gradi.

Nella manifattura tradizionale, come anche nella stampa 3D, sono in particolare usate:

  • la Ti6Al4V (grado 5)
  • la Ti6Al4V ELI (grado 23).

Tra tutte le leghe di titanio, il grado 5 è la più usata: componenti di motori, parti strutturali di auto e aerei, elementi di fissaggio aerospaziali, e anche attrezzature sportive di alto livello.

La Ti 6Al4V ELI, o semplicemente grado 23, è la versione più pura del grado 5. Grazie alla sua biocompatibilità, alla buona resistenza alla fatica e al basso modulo può essere impiegato in ambito dentale e medico.

Stampaggio a caldo e a freddo del titanio

Stampato a caldo o a freddo, il titanio consente di realizzare lavorazioni speciali di qualità eccellente.

In particolare, il processo a caldo garantisce significativi vantaggi quali:

  • incremento della resistenza: la continuità longitudinale, anche nella zona critica di passaggio tra testa e gambo, si mantiene inalterata. La materia prima può essere modellata evitando gli intagli tipici dei tradizionali lavori di tornitura. Diminuiscono i fenomeni di distacco tra testa e gambo, frequenti nei lavorati sottoposti a eccessiva sollecitazione. L’assenza di fibre tagliate incrementa la resistenza.
  • risparmio di materia prima; ottimizzazione dei costi. Non si creano trucioli durante il processo: la materia prima non si spreca e il prezzo del prodotto si abbassa.

Vantaggi e svantaggi dell’utilizzo del titanio

Vantaggi:

  • Basso peso specifico
  • Durezza
  • Desistenza alla corrosione
  • Bassa conducibilità termica
  • Radiotrasparenza
  • Biochimicamente inerte
  • Biotollerabilità
  • Atossicità
  • Assenza di sapore
  • Resistenza alla masticazione

Svantaggi:

  • Fusione non sufficientemente precisa
  • Formazione di uno strato di ossido sulle superfici
  • Distacchi del rivestimento in ceramica
  • Porosità interne
  • Porosità superficiali che permettono accumuli di placca superiori rispetto alle leghe tradizionali.

La breve carrellata di notizie su un metallo tanto promettente (per settori in espansione quali il medicale, per dirne uno) come il titanio dimostra come praticamente tutti gli svantaggi suindicati si presentino in caso di fusione, e siano quindi totalmente evitati dallo stampaggio a caldo con adeguati forno e pressa, accanto a un consulente esperto che possa indirizzare la scelta della macchina giusta, consigliarne le modalità di esercizio e naturalmente garantire un’impeccabile assistenza che eviti criticità e tensioni al momento di entrare in operatività.

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intervista responsabile stampi e stampaggio ottone

Interviste in azienda: Riccardo Segreto

Presso gli uffici di Mecolpress abbiamo incontrato il signor Riccardo Segreto, responsabile del reparto prove stampi e stampaggio ottone.

 

Qual è il suo ruolo in azienda?
Seguo la progettazione degli stampi per lo stampaggio di componenti sia in ottone sia in alluminio. Seguo, poi, la prova iniziale e la messa in funzione dello stampo, con tutte le operazioni necessarie a predisporlo, a farlo funzionare al meglio, suggerendo anche la dovuta manutenzione.

Da quale settore proviene?
Ho 25 anni di esperienza nel settore dello stampaggio, durante i quali mi sono prevalentemente occupato di stampaggio a caldo dell’ottone.

Parliamo, quindi, prevalentemente, di ottone. Ce ne sono varie qualità…
Effettivamente l’ottone è una lega che può declinarsi in tante diverse tipologie. Negli ultimi tempi si sta affermando la tendenza a produrlo senza piombo. In questo l’Italia segue la Germania, dove già da un paio d’anni usano Ecobrass, che è appunto privo di piombo. Poiché in buona parte la componentistica prodotta in ottone si indirizza all’idraulica e all’impiantistica domestica è evidente che la presenza del piombo rappresenta un pericolo.

Nel settore della rubinetteria, raccorderia e componenti, le stesse normative vietano l’uso del piombo.

È un bene per la nostra alla salute, ma sottrarre il piombo dalla lega di ottone significa ridurne la lavorabilità e la cosa si ripercuote sulle macchine, perché quelle tradizionali non sono più adeguate, a causa per esempio di tempi ciclo molto alti o di vibrazioni incontrollabili in fase di lavorazione.

Criticità che arrivano, quindi, alle macchine. Qual è la risposta da parte di Mecolpress?

La filosofia aziendale spinge sulla qualità assoluta. Tradotto in termini concreti, per quanto riguarda l’ottone significa essere in grado di stampare senza bava. In questo le nostre presse idrauliche sono veramente efficaci. Sono macchine che garantiscono una drastica riduzione degli scarti e un’ottima qualità dei pezzi.

Parla di tutti i pezzi, senza differenze?
Sì, la gamma delle produzioni è davvero ampia, dalle valvole a sfera ai raccordi a T, da componenti per impianti gas a parti automobilistiche. La scelta è completa.

Quali altre caratteristiche concorrono al buon lavoro della macchina?
Ribadendo che quando non c’è bava si possono considerare risolti molti problemi, citerei il programma di simulazione che è un valido aiuto per lo stampaggio di pezzi molto particolari. È un programma che, datagli la giusta parametrizzazione dai progettisti di Mecolpress, mostra il flusso del materiale nello stampo, permettendo di prevenire difetti di deformazione nei punti d’impatto o le brusche alterazioni di temperatura che generano criticità nei pezzi. Anche se non sostituisce la sensibilità di un artigiano, e la sua esperienza, riesce a indicare con attendibilità i punti che necessitano di aggiustamenti o correzioni. E consente – questo è il vantaggio – di intervenire per tempo.

Il messaggio di Mecolpress è soprattutto un richiamo alla qualità. Come reagiscono i clienti?
Molti degli operatori del nostro ambiente si sono ormai convinti che la nostra leva di vantaggio è la qualità. Hanno capito che per restare attivi sul mercato internazionale devono tutelarsi, non rinunciare alle caratteristiche per le quali le aziende italiane si sono sempre fatte apprezzare nel mondo. Non conviene perdersi nella gara delle commesse strappate per qualche euro, ma offrire sempre uno standard qualitativo del 100%. È il tratto distintivo delle nostre presse e quello che porta le più grandi soddisfazioni.

Cito volentieri l’ultima, che ci vede impegnati con un test di 100mila pezzi (rubinetteria sanitaria in ottone) commissionati da un produttore tedesco arrivato a noi dopo essersi rivolto invano alla concorrenza. Chiedono di stampare 100mila pezzi senza bava e senza cambiare lo stampo: abbiamo raccolto la sfida, ma siamo anche sicuri che prenderemo la commessa.

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lo stampaggio a caldo nelle presse meccaniche

La tecnologia della forma nelle presse per stampaggio a caldo

Le presse per stampaggio a caldo:
un esempio della tecnologia della forma Mecolpress

Le presse per stampaggio a caldo di Mecolpress consentono di realizzare pezzi che servono diversi settori industriali, come i seguenti:

  • Termoidraulica
  • Produzione e distribuzione di gas alta pressione per il settore medicale, per l’automotive e per l’industria;
  • Produzione di pezzi meccanici in alluminio/rame/ottone per automotive e settore ferroviario;
  • Settore della produzione biomedicale di protesi in titanio e acciai altolegati;
  • Produzione di viteria speciale in acciaio inox/titanio/acciai altolegati per i settori energetico/eolico/nucleare;
  • Produzione di componenti di abbigliamento (fibbie, tiretti per cerniere ecc..).

In questi settori la precisione è un obbligo funzionale, ma anche il lato estetico che si raggiunge attraverso la ricerca delle forme perfette ha una certa importanza. E’ inoltre per noi importante esaltare il valore che il cliente di Mecolpress intende trasferire al mercato.

tecnologia forma nello stampaggio a caldo

Con le nostre presse stampaggio a caldo è possibile stampare vari materiali quali l’ottone, l’acciaio, l’alluminio, il titanio ed il rame.

Materiali stampati a caldo

Scopri di più sulle nostre presse per stampaggio a caldo:

presse meccaniche, presse idrauliche, bilancieri a frizione ed elettrici, presse a sbavare, presse a ginocchiera.

Il nostro reparto Ricerca & Sviluppo consente ai clienti di realizzare numerosi obiettivi:

  • Conoscere i sistemi per ottimizzare la produzione tramite stampaggio a caldo di pezzi in modo efficiente, cioè che non richiedono lavorazioni successive per togliere bave ed altro, e in modo efficace e cioè in modo da realizzare un pezzo robusto e perfetto come la forma teorica a cui si ispira;
  • Conoscere quali materiali sono maggiormente adatti per quali applicazioni e determinare in quali condizioni vengono esaltate le caratteristiche dei materiali stessi;
  • Adattare le migliori tecniche di produzione alle esigenze di specifici settori industriali e di paesi specifici, in base alle leggi o alle consuetudini.

Mecolpress è al servizio dei propri clienti per definire i processi di stampaggio che conducono alla produzione di pezzi di alta tecnologia.

Mecolpress, la Tecnologia della Forma.

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Materiali stampati a caldo

Materiali Stampati

Mecolpress è leader nella produzione di presse industriali per lo stampaggio a caldo di materiali come:
l’ottone, il titanio, l’alluminio, il rame e l’acciaio.

 

La competenza del reparto Ricerca & Sviluppo di Mecolpress consente ai clienti di realizzare numerosi obiettivi:

  • conoscere i sistemi per ottimizzare la produzione tramite stampaggio a caldo di pezzi in modo efficiente, cioè che non richiedono lavorazioni successive per togliere bave ed altro, e in modo efficace e cioè in modo da realizzare un pezzo robusto e perfetto come la forma teorica a cui si ispira;
  • conoscere quali materiali sono maggiormente adatti per quali applicazioni e determinare in quali condizioni vengono esaltate le caratteristiche dei materiali stessi
  • adattare le migliori tecniche di produzione alle esigenze di specifici settori industriali e di paesi specifici, in base alle leggi o alle consuetudini.

Mecolpress è quindi un centro di competenza per lo stampaggio a caldo di materiali su scala internazionale ed anche a questo è dovuto il successo su scala globale che l’azienda ha raggiunto nella sua storia.

 

Settori dove trovano applicazione le nostre macchine:

  • Termoidraulica
  • Gas alta pressione per medicale
  • Automotive industria
  • Pezzi meccanici in alluminio/rame/ottone per automotive e ferroviario
  • Biomedicale protesi titanio e acciai altolegati
  • Viteria speciale inox/titanio/acciai altolegato per settore energetico/eolico/nucleare
  • Componenti abbigliamento (fibbie, tiretti per cerniere ecc..)
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