Che cos'è la formazione di spray?
La formatura a spruzzo è un processo di formatura del metallo che emette metallo fuso e atomizzato su un substrato rotante per formare un lingotto o una billetta di metallo. L'elevato tasso di solidificazione del processo si traduce in una microstruttura ben definita. Il processo produce materiale simile a quello ottenuto dalla metallurgia delle polveri ad una frazione del costo. Sono possibili billette o barre di forme diverse, a seconda della forma del substrato. Il processo è applicabile a un'ampia varietà di leghe.
A causa delle loro proprietà uniche, i metalli sono stati manipolati dall'umanità per migliaia di anni nella fabbricazione di attrezzi, strumenti, navi e vari pezzi di equipaggiamento o armi. Strumenti e strumenti moderni richiedono parti metalliche che si incastrano perfettamente e si muovono senza problemi l'una contro l'altra. Inoltre, queste parti di precisione devono presentare elevata resistenza e durezza, funzioni della microstruttura del metallo solido.
Con un attento controllo del processo di formatura a spruzzo, le dimensioni, la forma e la composizione delle goccioline possono essere manipolate per creare le proprietà di finitura desiderate. Ad esempio, i carburi, i composti carbonio-metallo, sono un fattore significativo nella durezza finale dell'acciaio utilizzato in ambienti ad alto stress, come nello spazio o sott'acqua. Nell'esame microscopico di fogli di acciaio fuso, i cristalli di carburo sono visti come lunghe catene, aumentando la fragilità del prodotto finale. La maggior parte di questi carburi sono composti di cromo. In simili fogli di acciaio formati a spruzzo, i carburi sono più piccoli, distribuiti uniformemente e sono composti di vanadio, un metallo più forte.
La formatura a spruzzo è meno costosa della metallurgia delle polveri. In questa tecnologia alternativa, la polvere viene prima preparata da una delle diverse tecniche. Quindi la polvere viene miscelata, compattata in uno stampo e sinterizzata in una fornace. La sinterizzazione consente una lenta coalescenza delle particelle mentre si sciolgono e corrono insieme. La crescita del grano è microscopica. La metallurgia delle polveri produce materiali molto densi e resistenti.
Anche i prodotti formati a spruzzo sono molto densi, ma richiedono due fasi di lavorazione. La lega viene fusa, atomizzata attraverso un ugello e colpisce il substrato. Raffreddando il gas azoto che viene soffiato controcorrente alle goccioline, le goccioline vengono mantenute separate e distinte, ma raffreddano più velocemente. La segregazione dei metalli della lega viene ritardata non permettendo alle goccioline di mescolarsi. Le goccioline sono parzialmente fuse quando colpiscono il substrato; nella metallurgia delle polveri, il metallo è in forma di particelle solide.
Il processo di formatura a spruzzo è stato perfezionato come il processo Osprey, una metodologia commerciale per gli acciai ad alta resistenza. Una variante del processo, il processo Spraycast-X ™, consente la produzione di leghe a base di nichel sufficientemente resistenti per le parti di motori a turbina a gas. Anche i costi sono ridotti perché è necessario rimuovere meno rifiuti metallici per formare la parte finale.