Granigliatura: definizione e cenni storici
La granigliatura è un processo di preparazione superficiale e finitura dei metalli utilizzato in campo siderurgico in cui piccole particelle abrasive, spesso chiamate anche graniglia abrasiva, vengono proiettate ad alta velocità contro una superficie. L'impatto del materiale abrasivo rimuove ruggine, vernice, calamina o altri contaminanti, creando una rugosità superficiale uniforme che migliora l'adesione di vernici, rivestimenti e altri strati protettivi.
Chi ha inventato la granigliatura?
La granigliatura non è stata inventata da una singola persona. Il processo è stato sviluppato nel tempo grazie al contributo di diversi innovatori. Le sue origini risalgono alla fine del XIX secolo con lo sviluppo di un processo correlato: la sabbiatura, ideata da Benjamin Chew Tilghman. Con l’aumento della richiesta industriale di un metodo di pulizia più rapido ed efficace delle superfici metalliche, diversi innovatori iniziarono a sperimentare materiali abrasivi e sistemi di propulsione alternativi, come l’aria compressa o l’uso di turbine centrifughe. È nei primi anni del '900 che venne sviluppato il primo brevetto relativo alle granigliatrici.
Negli anni '20, John F. Ervin introdusse la graniglia abrasiva sferica in acciaio, un materiale molto più durevole ed efficace rispetto alla sabbia, gettando così le basi per la moderna tecnologia di granigliatura. Nel tempo, l’evoluzione delle granigliatrici a turbina e il continuo miglioramento dei materiali abrasivi hanno reso questo processo fondamentale in settori come l'automotive, l'aerospaziale e la meccanica pesante.
Qual è la differenza tra granigliatura, sabbiatura e pallinatura?
Granigliatura e sabbiatura fanno entrambe parte della più ampia categoria dei trattamenti superficiali abrasivi, un insieme di processi che prevede la proiezione di materiali abrasivi su una superficie per pulirla, levigarla o rinforzarla.
Nonostante possano sembrare simili, questi processi hanno obiettivi distinti. La sabbiatura utilizza aria compressa per proiettare abrasivi fini ed è ideale per materiali più morbidi, come legno, vetro o ceramica. In passato si impiegava la sabbia silicea, ma oggi si preferiscono abrasivi più sicuri, come granato, vetro frantumato o materiali metallici come graniglia d’acciaio e ossido di alluminio, riducendo i rischi per la salute. La granigliatura, invece, utilizza abrasivi metallici per pulire, descagliare e preparare le superfici metalliche, utilizzando principalmente turbine centrifughe per proiettare il getto di materiale abrasivo in modo continuo e riciclabile.
Un'altra tecnica affine è la pallinatura, che consiste nel bombardare la superficie con particelle sferiche per indurre uno stress di compressione. Questo trattamento previene la formazione di cricche e aumenta la durata di componenti come ingranaggi, pale di turbine e molle.
Granigliatura: a cosa serve? Applicazioni e benefici
L’obiettivo principale della granigliatura è la pulizia delle superfici e la loro preparazione per le successive fasi di verniciatura, saldatura o altri trattamenti. È un processo economicamente vantaggioso e facilmente scalabile: gli abrasivi metallici sono spesso riciclabili, e l'automazione delle macchine consente di lavorare rapidamente anche su grandi volumi di produzione.
Per questo motivo, la granigliatura è ampiamente utilizzata in diversi settori industriali. Nell’automotive, viene impiegata per la preparazione di parti del telaio prima della verniciatura. Nell’aerospaziale, si utilizza per rinforzare componenti critici come le pale delle turbine. Le fonderie la impiegano per rimuovere bave di fusione o incrostazioni dalle colate, mentre nella cantieristica navale e nell’edilizia viene applicata per trattare travi, scafi e strutture prima dell’applicazione di rivestimenti protettivi.
Come funziona il processo di granigliatura?
Il processo di granigliatura si basa su due principali metodi di propulsione.
La granigliatura a turbina utilizza appunto delle turbine ad alta velocità per proiettare gli abrasivi metallici sul pezzo da trattare, e risulta particolarmente indicata per lavorazioni su larga scala.
La granigliatura ad aria compressa, invece, sfrutta un getto d’aria per direzionare il materiale abrasivo attraverso un ugello, garantendo maggiore precisione nel trattamento di pezzi più piccoli, con geometrie complesse, o di dimensioni troppo grandi per passare attraverso una macchina a turbina.
Il processo viene effettuato da apposite macchine chiamate granigliatrici, disponibili in diverse configurazioni a seconda delle esigenze di produzione. Le granigliatrici a tamburo sono utilizzate per piccoli pezzi che devono essere agitati per garantire una copertura uniforme. Le granigliatrici a tavola rotante permettono la lavorazione di oggetti pesanti o dal grande ingombro, mentre per la gestione di flussi continui di pezzi, dove è necessario far passare i pezzi sotto diverse turbine, vengono impiegate granigliatrici a tappeto. Le cabine manuali consentono all'operatore di dirigere il getto con precisione, ed esistono anche camere di granigliatura dedicate alla lavorazione di componenti di grandi dimensioni.
Fasi del processo
Indipendentemente dal metodo di propulsione, il pezzo viene collocato all’interno di una camera o cabina di granigliatura, dove il materiale abrasivo viene proiettato con velocità e angolazioni controllate. Un sistema di aspirazione rimuove polveri e detriti per garantire visibilità e qualità durante la lavorazione. Il materiale viene poi recuperato e filtrato, eliminando le particelle rotte e contaminanti, in modo da riutilizzare solo abrasivi integri. Questo sistema a circuito chiuso consente di ridurre consumi di materiale e garantisce risultati costanti nel rispetto delle normative ambientali.
Materiali abrasivi per la granigliatura
Gli abrasivi utilizzati nella granigliatura si suddividono principalmente in due categorie: quelli sferici (shot) e quelli angolosi (grit).
La graniglia d'acciaio sferica (steel shot), introdotta da John F. Ervin nel XX secolo, ha rappresentato un punto di svolta per l'industria, offrendo un’alternativa più resistente e costante rispetto alla sabbia fine. Grazie alla sua forma prevalentemente sferica, è ideale per pulire e preparare le superfici senza intaccarle in modo aggressivo.
La graniglia d'acciaio angolosa (steel grit), invece, presenta bordi più taglienti, rendendola più efficace nella rimozione di ruggine o calamina. Entrambi i materiali sono riutilizzabili più volte, riducendo i costi operativi. Per applicazioni in cui è importante evitare la contaminazione con materiali ferrosi, si utilizzano abrasivi in acciaio inossidabile.
Oltre agli abrasivi metallici, esistono materiali non metallici come ossido di alluminio, graniglia di vetro e mix ceramici, utilizzati per lavorazioni di precisione in cui è necessario evitare contaminazioni ferrose.
Importanza della qualità degli abrasivi
uniforme e riduce il rischio di contaminazioni o residui di polveri. Particelle con dimensioni, forme e durezze uniformi producono risultati prevedibili e limitano l’usura delle turbine o degli ugelli. Al contrario, materiali di scarsa qualità tendono a degradarsi rapidamente, generare polvere e causare finiture irregolari, compromettendo l’adesione delle vernici e l’integrità del pezzo lavorato. Molti utilizzatori testano periodicamente i propri consumabili utilizzando attrezzature come lo Spot Check Kit di Ervin—verificando la distribuzione delle dimensioni delle particelle e la loro forma—per mantenere un equilibrio ottimale della miscela operativa e garantire una produzione economicamente efficiente e di alta qualità.
Conclusioni
In conclusione, la granigliatura è un metodo comprovato per pulire, preparare e rinforzare diversi materiali, in particolare metalli come l'acciaio e l'alluminio. Mantenendo il giusto equilibrio tra il tipo di abrasivo utilizzato, la progettazione dell'attrezzatura e i parametri di processo, le aziende possono ottenere con costanza e ripetibilità superfici di alta qualità, prive di contaminazioni e pronte per la verniciatura o per ulteriori lavorazioni. Il processo offre una combinazione ottimale di efficienza e precisione, assicurando risultati durevoli e affidabili anche negli ambienti industriali più esigenti.
Bibliografia
https://www.ervin.eu/shot-blasting-guide/
Le informazioni presentate in questa Wiki sono state raccolte in collaborazione con Ervin GmbH, azienda specializzata nello sviluppo di abrasivi in acciaio e acciaio inossidabile e punto di riferimento del settore dal 1920.