Come scegliere il materiale giusto per componenti industriali: ghisa contro acciaio
Nel mondo della progettazione industriale, una delle decisioni più critiche riguarda la scelta del materiale più adatto per la realizzazione di componenti e strutture. Quando si parla di fusioni metalliche, i due protagonisti principali sono senza dubbio ghisa e acciaio. Entrambi offrono vantaggi significativi, ma presentano anche differenze sostanziali che ne influenzano l'applicazione a seconda delle esigenze meccaniche, termiche ed economiche.
In questo articolo analizzeremo le caratteristiche principali di ghisa e acciaio, i vantaggi e gli svantaggi di ciascun materiale, e forniremo alcune linee guida per aiutare progettisti e aziende a scegliere consapevolmente il materiale più adatto ai propri componenti industriali.
Ghisa e acciaio: che differenza c'è?
Sia la ghisa che l'acciaio sono leghe a base di ferro, ma differiscono nella percentuale di carbonio contenuta:
- Ghisa: contiene più del 2,06% di carbonio.
- Acciaio: contiene meno del 2,06% di carbonio.
Questa differenza apparentemente minima influisce in modo significativo sulle proprietà meccaniche, sulla lavorabilità e sulle applicazioni industriali di questi due materiali.
Caratteristiche principali della ghisa
La ghisa è una lega che si presta particolarmente bene alla fusione, grazie alla sua ottima colabilità. Ne esistono diverse tipologie, tra cui:
- Ghisa grigia: caratterizzata da una buona resistenza alla compressione, elevata rigidità e ottime capacità di smorzamento delle vibrazioni.
- Ghisa sferoidale (o ghisa duttile): unisce buone proprietà meccaniche a una maggiore duttilità e resistenza alla trazione rispetto alla ghisa grigia.
- Ghisa bianca: molto dura e resistente all’abrasione, ma fragile e difficile da lavorare.
Vantaggi della ghisa
La ghisa, grazie alla sua composizione chimica e alle sue particolari caratteristiche metallurgiche, offre numerosi vantaggi che la rendono la scelta preferita per molte applicazioni industriali. È un materiale che unisce versatilità produttiva a prestazioni funzionali, soprattutto nei contesti in cui si privilegia la robustezza e la stabilità nel tempo. Vediamo nel dettaglio i principali punti di forza della ghisa.
- Eccellente colabilità
Una delle qualità più apprezzate della ghisa è la sua ottima colabilità durante il processo di fusione. Questo significa che, una volta liquida, la ghisa fluisce facilmente negli stampi, permettendo di ottenere componenti con forme complesse, spessori variabili e dettagli precisi. È quindi particolarmente adatta per la produzione in serie di pezzi che richiedono geometrie articolate, senza compromettere la qualità superficiale o la precisione dimensionale. - Buona resistenza all'usura
Alcune varianti di ghisa, come la ghisa bianca, si distinguono per l’elevata durezza e la resistenza all'abrasione. Questo rende il materiale ideale per componenti sottoposti a sfregamenti, attriti e carichi ripetitivi, come ad esempio corpi pompa, rivestimenti per impianti industriali, dischi freno e parti meccaniche soggette a logorio. Pur essendo meno duttile dell’acciaio, la ghisa mantiene a lungo la propria integrità anche in ambienti gravosi. - Ottime proprietà di smorzamento
La struttura lamellare della ghisa grigia, in particolare, conferisce al materiale un’eccellente capacità di assorbire vibrazioni e rumori. Questo aspetto è essenziale in molte applicazioni meccaniche, dove la stabilità operativa è cruciale: basti pensare ai basamenti di macchine utensili, presse o motori industriali, dove ridurre la trasmissione delle vibrazioni si traduce in maggiore precisione, minore usura e migliori condizioni di lavoro per gli operatori. - Costo contenuto
La ghisa, rispetto ad altri materiali metallici, presenta un costo di produzione generalmente inferiore, sia per la materia prima sia per la lavorazione in fonderia. Inoltre, la facilità di fusione e l’adattabilità agli stampi riducono i tempi e i costi di lavorazione, specialmente per le produzioni medio-grandi. Questo la rende una soluzione economicamente vantaggiosa per molte industrie che devono conciliare performance e budget.
Caratteristiche principali dell'acciaio
L’acciaio è un materiale molto versatile, disponibile in numerose varianti (inossidabili, altoresistenziali, legati, bonificati, ecc.) e ampiamente utilizzato nell’industria meccanica e strutturale.
Vantaggi dell'acciaio
- Alta resistenza meccanica: ottima resistenza alla trazione e alla flessione.
- Duttilità e tenacità: l’acciaio si deforma prima di rompersi, assorbendo l’energia degli urti.
- Ottima saldabilità: la maggior parte degli acciai può essere saldata con tecniche standard.
- Ampia gamma di trattamenti termici: consente di modificarne le proprietà per adattarsi a molte applicazioni.
Quando scegliere la ghisa?
La ghisa è la scelta ideale quando:
- Si devono realizzare componenti di forma complessa, grazie alla sua fluidità nella fase liquida.
- Si cerca un costo contenuto nei processi di produzione.
- L’elemento da produrre non è sottoposto a carichi di trazione elevati o a urti frequenti.
- È importante smorzare vibrazioni e rumori, come nel caso di basi di macchine utensili, pompe, compressori e motori.
Esempi di applicazione:
- Basamenti di macchinari
- Corpi pompa
- Supporti e staffe
- Cilindri idraulici
- Dischi freno per veicoli
Componenti in ghisa su misura
Alla Fonderia Quaglia e Colombo, da oltre 70 anni realizziamo componenti industriali in ghisa su misura, offrendo una consulenza tecnica completa per aiutare i nostri clienti nella scelta del materiale più adatto. Grazie alla nostra esperienza, siamo in grado di valutare ogni singola commessa con un approccio personalizzato, tenendo conto di tutte le variabili in gioco: dal disegno tecnico alle performance richieste in campo.
Siamo convinti che la collaborazione tra fonderia e progettista sia fondamentale per il successo di ogni prodotto industriale.
