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Le condizioni di elevata umidità — applicazioni costiere, impianti di lavorazione alimentare, ambienti marini e attrezzature per uso esterno, ecc. a è devastante per i componenti metallici. L’umidità causa ossidazione, favorisce l’embrittlement da idrogeno, la corrosione localizzata (che genera crepe e provoca rotture per fatica) e le molle in acciaio al carbonio arrugginiscono e si rompono relativamente in fretta a causa della perdita di resistenza. Dopo anni di esposizione a condizioni umide con condensa e/o occasionali spruzzi d’acqua, le molle elicoidali in acciaio inossidabile mantengono intatta la loro resistenza meccanica. Ecco quattro motivi per cui.
1. Lo strato passivo di ossido di cromo previene la ruggine
Il motivo principale per cui le molle a spirale in acciaio inossidabile non si ossidano facilmente in condizioni umide è lo strato passivo di ossido di cromo. L'acciaio inossidabile contiene almeno il 10,5% di cromo. Quando esposto all'ossigeno, forma sulla superficie uno strato ossidico estremamente sottile (qualche nanometro), aderente e autoriparante che impedisce all'ossigeno e all'umidità di interagire con il metallo sottostante. Questo strato passivo non arrugginisce, non può essere scheggiato, graffiato o usurato come i rivestimenti e, se danneggiato, si riforma immediatamente a contatto con l'aria. Poiché gli ambienti umidi presentano tipicamente condensa, questa proprietà garantisce una protezione continua contro l'ossidazione che distrugge rapidamente le molle in acciaio al carbonio. Le molle in acciaio al carbonio durano soltanto fino a quando un rivestimento viene graffiato e subito sotto si sviluppa la ruggine.
2. La resistenza alle fossette previene l'inizio delle crepe
Mentre l’ossidazione pura da sola potrebbe non causare un guasto rapido di un componente, in ambienti umidi tendono a formarsi fossette sulla superficie del metallo. Tali fossette agiscono come concentratori di tensione per le crepe; se una molla elicoidale in acciaio inossidabile viene sottoposta ciclicamente a sollecitazione in corrispondenza di tali fossette, può innescarsi una crepa. Questa resistenza è massima nell’acciaio inossidabile 316, che contiene il 2–3% di molibdeno. Questo elemento aumenta l’Equivalente di Resistenza alla Pitting (PRE), rendendo le molle elicoidali in acciaio inossidabile la scelta migliore per condizioni di nebbia salina riscontrabili in prossimità della costa. Hongsheng Spring raccomanda molle in acciaio inossidabile 316 per la massima resistenza alla pitting, mentre la qualità 304 risulta adatta per condizioni di umidità moderata.
3. Nessuna fragilità da idrogeno causata dall’umidità
Un pericolo nascosto legato all’uso di molle in acciaio in ambienti ad alta umidità è l’indurimento da idrogeno. Gli atomi di idrogeno possono diffondersi in una molla in acciaio al carbonio sottoposta a tensione e, sotto carico sufficiente, provocare una rottura fragile improvvisa. Le molle in acciaio al carbonio ad alta resistenza sono particolarmente vulnerabili e possono rompersi senza preavviso. Questo fenomeno è evitato nelle molle elicoidali in acciaio inossidabile austenitico perché l’atomo di idrogeno si muove estremamente lentamente attraverso il reticolo cristallino: costituisce una barriera praticamente insormontabile per l’indurimento da idrogeno in questo tipo di molle. Se si prevede la presenza di idrogeno – come nelle applicazioni industriali di lavorazione alimentare e in quelle chimiche umide – scegliere l’acciaio inossidabile.
4. Mantiene la resistenza a trazione e la vita a fatica
Una molla in acciaio al carbonio soggetta a corrosione subirà un’erosione della sua sezione trasversale, riducendo così la resistenza a trazione della molla. La corrosione aumenta inoltre l’attrito tra le spire e modifica la costante elastica della molla. Come già discusso in precedenza, una molla in acciaio inossidabile non si corrode: il diametro originale del filo e la sezione trasversale rimangono costanti per tutta la vita della molla. Di conseguenza, la resistenza a trazione della molla — e quindi la sua capacità di sopportare carichi — non varia. In ambienti di prova accelerata (ASTM B117), le molle elicoidali in acciaio inossidabile 316 conservano oltre il 90% della loro vita a fatica iniziale dopo 2000 ore di esposizione alla nebbia salina, mentre le molle in acciaio al carbonio perderebbero il 50–70% a causa della corrosione localizzata e della ruggine già descritte. Che si tratti di un involucro elettrico destinato a resistere all’esterno per 50 anni o di una molla per boccaporto marino, le molle elicoidali in acciaio inossidabile offrono tranquillità.
Sintesi
Le molle in acciaio inossidabile rappresentano la soluzione migliore per ambienti umidi, bagnati, salini o comunque corrosivi. Sono estremamente resistenti alla ruggine grazie a uno strato passivo di ossido di cromo, resistono alla corrosione localizzata (pitting) grazie all’impiego di leghe di acciaio inossidabile appropriate e possono prevenire l’imbrittlement da idrogeno. Scegliendo l’acciaio inossidabile, non si deve temere una riduzione della resistenza a trazione né della vita a fatica: questa è una scelta affidabile e durevole che supera di gran lunga l’acciaio al carbonio negli ambienti ad alta umidità. Hongsheng Spring produce molle elicoidali personalizzate di alta qualità in acciaio inossidabile delle classi 302, 304, 316 e 17-7PH, destinate a impieghi marittimi, f buono p industriali, nelle infrastrutture costiere e per applicazioni all’aperto. Contattateci per progettare una molla in acciaio inossidabile su misura.