Ehilà! Come fornitore di perni scanalati, spesso mi viene chiesto di cosa sono fatti questi piccoletti. Quindi, tuffiamoci direttamente nella composizione chimica dei perni scanalati.
Nozioni di base sui perni scanalati
Innanzitutto, i perni scanalati sono elementi di fissaggio estremamente utili. Sono utilizzati in tutti i tipi di settori, dall'automotive all'elettronica. Il loro design unico con scanalature consente loro di adattarsi perfettamente ai fori, motivo per cui sono così popolari.
Materiali comuni e loro composizione chimica
Acciaio
L'acciaio è uno dei materiali più comuni per i perni scanalati. La maggior parte dei perni scanalati in acciaio disponibili sono realizzati in acciaio al carbonio. L'acciaio al carbonio contiene principalmente ferro (Fe) e carbonio (C). Il contenuto di carbonio varia solitamente dallo 0,05% al 2,1% in peso. Un po’ di carbonio può fare molto per rendere l’acciaio più forte e più duro. Ma troppo carbonio può renderlo fragile.
Oltre al ferro e al carbonio, l'acciaio al carbonio può contenere anche piccole quantità di altri elementi. Il manganese (Mn) viene spesso aggiunto nell'intervallo compreso tra 0,25% e 1,65%. Aiuta a migliorare la resistenza e la durezza dell'acciaio e aiuta anche nel processo di disossidazione durante la produzione. Il silicio (Si) può essere presente in circa lo 0,1% - 0,6%. Agisce come disossidante e può anche aumentare la resistenza e la durezza.
Sono presenti anche alcuni oligoelementi come lo zolfo (S) e il fosforo (P). Queste sono generalmente considerate impurità e il loro contenuto è mantenuto il più basso possibile. Lo zolfo può rendere fragile l'acciaio alle alte temperature, mentre il fosforo può renderlo fragile alle basse temperature.
L'acciaio inossidabile è un altro tipo di acciaio utilizzato per i perni scanalati. Oltre a ferro, carbonio, manganese e silicio, l'acciaio inossidabile contiene una quantità significativa di cromo (Cr), solitamente almeno il 10,5%. Il cromo è ciò che conferisce all'acciaio inossidabile le sue proprietà resistenti alla corrosione. Quando esposto all'ossigeno, forma un sottile strato protettivo di ossido sulla superficie dell'acciaio, prevenendo ulteriore corrosione. Anche il nichel (Ni) viene spesso aggiunto all'acciaio inossidabile, tipicamente nell'intervallo dal 2% al 20%. Aiuta a migliorare la duttilità e la tenacità dell'acciaio inossidabile.
Ottone
L'ottone è una lega di rame (Cu) e zinco (Zn). Il contenuto di rame nell'ottone può variare ampiamente, solitamente dal 55% al 95% circa. Il resto è zinco. L'esatto rapporto tra rame e zinco determina le proprietà dell'ottone. Ad esempio, l’ottone con un contenuto di rame più elevato è più malleabile e ha una migliore resistenza alla corrosione.
L'ottone contiene anche altri elementi in piccole quantità. Il piombo (Pb) viene talvolta aggiunto in piccole quantità, solitamente inferiori al 3%. Migliora la lavorabilità dell'ottone. Può essere presente anche stagno (Sn), che può aumentare la resistenza alla corrosione, soprattutto in ambienti marini.
In che modo la composizione chimica influisce sulle prestazioni
Forza
La composizione chimica ha un enorme impatto sulla resistenza dei perni scanalati. Nei perni in acciaio, il contenuto di carbonio è un fattore importante. Come ho detto prima, l’aumento del contenuto di carbonio può aumentare la resistenza e la durezza dell’acciaio. Ma se è troppo alto, il perno potrebbe diventare fragile e rompersi facilmente sotto stress.
Nei perni in ottone, il rapporto tra rame e zinco influisce sulla resistenza. Generalmente, l’ottone con un contenuto di zinco più elevato è più resistente. Tuttavia, una quantità eccessiva di zinco può renderlo meno duttile.
Resistenza alla corrosione
La resistenza alla corrosione è un altro fattore importante, soprattutto per le applicazioni in cui i perni sono esposti a umidità o sostanze chimiche. I perni scanalati in acciaio inossidabile sono un'ottima scelta per ambienti ad alta corrosione a causa del cromo e del nichel nella loro composizione. Il cromo forma uno strato protettivo di ossido e il nichel aiuta a mantenere l'integrità di questo strato.
I perni in ottone hanno anche una buona resistenza alla corrosione, soprattutto in ambienti non aggressivi. Il rame presente nell'ottone forma nel tempo una patina che funge da barriera protettiva contro la corrosione.
Lavorabilità
La composizione chimica influisce anche sulla facilità con cui i perni possono essere lavorati. Ad esempio, l'aggiunta di piombo all'ottone ne migliora la lavorabilità. Nell'acciaio la presenza di alcuni elementi come lo zolfo e il fosforo può migliorare o peggiorare la lavorabilità. Una quantità controllata di zolfo può effettivamente favorire la formazione di trucioli durante la lavorazione, ma una quantità eccessiva può causare problemi.
Diversi tipi di perni scanalati e loro composizione
Perni scanalati Din1472 con scanalatura conica a mezza lunghezza
Questi perni possono essere realizzati con vari materiali, ma l'acciaio è una scelta comune. L'acciaio utilizzato per i perni Din1472 deve avere una buona resistenza per resistere alle forze applicate durante l'inserimento e l'uso. Se sono realizzati in acciaio inossidabile, l'alto contenuto di cromo e nichel garantisce che possano essere utilizzati in ambienti in cui la corrosione è un problema.
Perni scanalati Din1474 Scanalatura conica inversa a mezza lunghezza
Simili ai perni Din1472, i perni Din1474 sono spesso realizzati in acciaio o ottone. La scelta del materiale dipende dall'applicazione specifica. Ad esempio, se i perni verranno utilizzati in un motore automobilistico, si potrebbe preferire l'acciaio ad alta resistenza e con buona resistenza al calore.
Perni scanalati Din1473 a tutta lunghezza scanalati paralleli con smusso
Questi perni possono essere realizzati anche con leghe diverse. Lo smusso all'estremità del perno è progettato per un facile inserimento. La composizione chimica deve garantire che il perno mantenga la sua forma e resistenza durante l'inserimento e l'uso.
Scelta dei perni scanalati giusti in base alla composizione
Quando si scelgono i perni scanalati, è importante considerare la composizione chimica in base all'applicazione. Se è necessaria un'elevata resistenza e i perni si troveranno in un ambiente relativamente secco, i perni in acciaio al carbonio potrebbero essere una buona scelta. Ma se la corrosione è un problema, i perni in acciaio inossidabile o in ottone sono opzioni migliori.
Per le applicazioni in cui i perni devono essere facilmente lavorati o avere una certa conduttività elettrica, i perni in ottone sono un'ottima opzione. L'ottone è anche una buona scelta per le applicazioni in cui l'estetica conta, poiché ha una bella finitura color dorato.
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Riferimenti
- Edizione da scrivania del Manuale sui metalli, 3a edizione
- Scienza e ingegneria dei materiali: un'introduzione, 9a edizione
