Sbavatura criogenica - il processo

Come mezzo di raffreddamento viene normalmente utilizzato l’azoto liquido, che in questo stato di aggregazione raggiunge il punto di ebollizione a – 196 °C (77 K). Il liquido chiaro e incolore ha una densità di 807 kg/m³.
Die klare,farblose Flüssigkeit hat eine Dichte von 807 g/lam Siedepunkt. La denominazione dell’azoto liquido LN deriva dall’inglese “Liquid Nitrogen”.

Tramite degli ugelli, l’azoto liquido viene immesso nel cestello della macchina sui pezzi da sbavare. Attraverso le rilevazioni di un sensore e la regolazione di una valvola dell’azoto liquido si regola la temperatura di lavoro. L’azoto liquido è reso disponibile dal rispettivo serbatoio debitamente isolato. Il tasso di espansione del passaggio dell’azoto dallo stato liquido a quello gassoso è di 1:691 che provoca una sovrapressione.

Nella prassi si è scelto di utilizzare come mezzo di raffreddamento l’azoto liquido perché è un mezzo economico e collaudato che può essere reperito facilmente. Teoricamente il mezzo refrigerante dovrebbe raffreddare solo le bave, al fine di renderle fragili. In pratica però i pezzi vengono raffreddati completamente, soprattutto nella loro parte marginale. La fragilità dei materiali aumenta con l’abbassarsi della temperatura.

Il cestello può avere forme diverse: cilindrica o poligonale. Al suo interno i pezzi vengono raffreddati, mischiati tra di loro e “granigliati”. Il rotolamento dei pezzi tra di loro aumenta l’efficacia della granigliatura grazie al movimento relativo che si viene a creare e che contribuisce all’abrasione delle bave. Il cestello è disponibile con diverse varianti di fori che permettono la fuoriuscita dei residui di bava e della graniglia. E’ importante a questo punto considerare il già citato tasso di espansione dell’azoto liquido. Il gas che si viene a formare deve poter fuoriuscire attraverso i fori del cestello.

All’interno del cestello, delle apposite guide fanno sì che i pezzi vengano condotti, durante il rotolamento, nel luogo di maggiore efficacia per la granigliatura e che si mischino costantemente tra di loro.

Sempre queste guide permettono che i pezzi vengano fatti fuoriuscire dal cestello alla fine del processo.

Affinché i pezzi rotolino e si mischino tra loro in maniera ottimale, è possibile agire sul parametro “numero di giri” del cestello.

A seconda della tipologia costruttiva della macchina la granigliatura avviene direttamente sui pezzi o attraverso una rete metallica.

Si possono impiegare per la sbavatura criogenica la graniglia metallica o il policarbonato.

Nel caso di graniglia metallica si usano diametri di 0,3 – 0,4 mm. A causa dell’elevato peso specifico di 7,85 kg/ dm³, é possibile raggiungere un’elevata energia cinetica.

Per via della fisiologica abrasione del granulo i pezzi possono risultare leggermente sporchi. Inoltre l’usura all’interno della macchina è molto elevata (coclea, turbina ecc.) e si rende necessario l’uso di materiali costruttivi resistenti all’usura come l’acciaio di manganese ad alta resistenza, che ha tuttavia una durata limitata.

Il policarbonato può presentarsi con forme diverse (pentagonale, cilindrico, cubico) ed è disponibile con i seguenti diametri:
0,3 mm · 0,5 mm · 0,75 mm · 1 mm · 1,5 mm

In base alla tipologia delle bave e al livello qualitativo richiesto vengono impiegati granuli diversi. I diametri più fini consentono una migliore sbavatura con minori residui di bave.

Il policarbonato ha un bassissimo assorbimento di umidità, ha una densità di 1,02 kg/dm° e un ottima resistenza alla temperature fino a -150 °C.

In questo caso l’usura all’interno della macchina é minimale. All’interno degli impianti di sbavatura, il granulo in circolo viene separato dalle bave residue e dalle particelle di granulo (da usura) per mezzo di un vibrovaglio a due livelli.

La velocità del gettito, l’angolo e la velocità della granigliatura, la capacità di raggiungere tutti i pezzi e la durata del processo sono fattori determinanti per la buona riuscita della sbavatura con graniglia.