Per velocizzare il progetto, è possibile etichettare le pile di laminazione con dettagli quali tolleranza, materiale, finitura superficiale, se è necessario o meno un isolamento ossidato, quantitàe altro ancora.
Le lamierine con rivestimento posteriore possono sembrare finite prima che l'adesione sia effettivamente verificata.
È proprio questa la parte scomoda. A pacchetto di lamierini del nucleo del motore può uscire dalla pressa pulito, piatto e visivamente accettabile. Il rivestimento può apparire continuo. La pila può persino resistere alla movimentazione. Nulla di tutto ciò conferma che il rivestimento autoadesivo si sia indurito formando un legame interlaminare stabile.
Nel caso di pacchi laminati di precisione, in particolare dell’acciaio elettrico a basso spessore utilizzato nei motori, nei generatori e nei gruppi elettromagnetici, la verifica della polimerizzazione deve rispondere a una domanda concreta:
La pila incollata manterrà il proprio incollaggio in presenza di sollecitazioni meccaniche, termiche e di movimentazione reali?
Le prove di distacco e le prove di taglio sono due dei metodi più utili per rispondere a questa domanda. Non sono intercambiabili. La prova di distacco mette in evidenza eventuali punti di debolezza ai bordi. La prova di taglio verifica il trasferimento del carico lungo la superficie incollata. Se utilizzate insieme, forniscono un quadro più chiaro della qualità della polimerizzazione del rivestimento rispetto alle sole impostazioni del forno o all’ispezione visiva.
Il Backlack è un rivestimento autoadesivo applicato su laminati elettrici in acciaio. Durante il processo di incollaggio, il calore e la pressione fanno sì che il rivestimento si ammorbidisca, entri in contatto con lo strato adiacente e si indurisca formando uno strato incollato.
Nel campo della produzione, il termine “cura” può essere fuorviante. Sembra indicare un semplice evento che si risolve con un sì o un no. Ma non è così.
Una pila di lamine Backlack indurita dovrebbe presentare:
Uno stack può non superare uno di questi test senza per questo destare sospetti. Ecco perché i test meccanici sono fondamentali.
Le condizioni effettive di polimerizzazione dipendono dal peso del rivestimento, dalla temperatura massima del metallo, dal tempo di permanenza, dalla pressione nella pila, dalla planarità della laminazione, dall’altezza delle sbavature, dalla pulizia della superficie e dal comportamento di raffreddamento. La ricetta del forno è solo una parte del quadro. Il rivestimento polimerizza in base alla temperatura e alla pressione a cui è effettivamente sottoposto all’interno della pila.
È proprio da quella differenza che hanno origine molti problemi relazionali.
L'ispezione visiva consente di individuare difetti evidenti: disallineamento, fuoriuscita eccessiva di materiale, bolle, contaminazione, segni di bruciatura, geometria della pila deformata.
Non rileva in modo affidabile l'adesione debole tra gli strati.
Una pila può presentare un bordo esterno ben rifinito e tuttavia presentare un legame interno insufficiente. Un sottile strato di olio, condizioni di stoccaggio instabili del rivestimento, una temperatura massima del metallo insufficiente o una bassa pressione in una zona possono causare punti di debolezza locali. Talvolta il primo segno si manifesta durante la lavorazione, l’assemblaggio del rotore, il funzionamento ad alta velocità o i cicli termici.
A quel punto, il costo del difetto non si limita più a un solo campione scartato.
Le prove di pelatura e di taglio trasformano la linea di adesione nascosta in una prova misurabile.
Un test di distacco consiste nel separare gli strati incollati lungo un bordo. Ai fini della verifica della polimerizzazione del Backlack, questo aspetto è importante poiché molti cedimenti dovuti alla delaminazione hanno origine proprio dai bordi esposti, dalle punte dei denti, dalle fessure o dalle parti tagliate.
Tra i metodi di riferimento più comuni figurano:
Il metodo di prova a rullo flottante viene spesso utilizzato quando uno dei due elementi da incollare è sufficientemente flessibile da poter essere staccato mentre l’altro rimane fissato. La prova misura la resistenza allo strappo man mano che la fessura si propaga lungo la linea di incollaggio. La prova di strappo a T utilizza un provino incollato a forma di T e misura la forza necessaria per separare due elementi flessibili.
In parole povere, il test di Peel si pone la seguente domanda:
Con quanta facilità si rompe il legame una volta che inizia la separazione?
È una domanda incisiva. Bene. I confini hanno bisogno di domande incisive.
Il test di Peel è utile per individuare:
La prova di distacco è sensibile. A volte anche troppo. Una piccola sbavatura, un bordo ruvido, un provino disallineato o un angolo di distacco irregolare possono influenzare il risultato. Ciò non significa che la prova sia inaffidabile, ma che è necessario controllare con cura la configurazione della prova.
Ai fini del controllo della produzione, il test di distacco rappresenta spesso un efficace metodo di allerta precoce. Se la curva di distacco subisce variazioni, è possibile che il processo stia già subendo alterazioni prima che lo stack si guasti completamente.
Una prova di taglio sottopone l'area incollata a una sollecitazione più parallela alla superficie di laminazione. Anziché separare gli strati tirandoli, cerca di allontanarli facendo scorrere gli strati l'uno rispetto all'altro.
Per gli assemblaggi incollati, DIN EN 1465 è un punto di riferimento comune per le prove di trazione e taglio a sovrapposizione. Nella laminazione Backlack, le prove di taglio aiutano a valutare in che misura il rivestimento indurito trasferisca il carico attraverso la superficie incollata.
La prova di taglio prevede:
L'area di laminazione incollata è in grado di sopportare una forza nel piano senza scivolare né cedere?
Questa domanda riguarda molte condizioni operative. I nuclei dei motori e i gruppi laminati possono essere soggetti a vibrazioni, coppie, sollecitazioni da accoppiamento a pressione, carichi di movimentazione, dilatazione termica e forze di lavorazione. L’incollaggio non deve solo resistere al distacco, ma deve anche mantenere il pacco come un’unità meccanica.
La prova di taglio è utile per verificare:
Il risultato di una prova di taglio non dovrebbe mai essere considerato come un valore universale del materiale. Esso dipende dalla geometria del provino, dall’area di incollaggio, dalla lunghezza di sovrapposizione, dalla velocità di prova, dallo spessore dell’acciaio e dalle condizioni della superficie.
Quindi il rapporto deve specificare come è stato condotto il test. Un dato senza l’indicazione del metodo è utile solo a metà.
Entrambe le opzioni dovrebbero essere utilizzate quando lo stack è critico.
La prova di pelatura rileva eventuali punti di debolezza sui bordi. La prova di taglio verifica la capacità di carico dell'area di incollaggio. Una pila può superare una prova e fallire l'altra. Non c'è nulla di strano. È solo un'informazione.
| Metodo di prova | Scopo principale | Standard di riferimento comuni | Il migliore nel rilevare | Limitazione principale | Ideale per il controllo qualità nella laminazione Backlack |
|---|---|---|---|---|---|
| Prova di pelatura con rullo flottante | Misura la resistenza alla pelatura a partire da un bordo di apertura | DIN EN 1464 | Debolezza dei bordi, scarsa adesione, bagnatura non uniforme, indurimento fragile | Sensibile alla preparazione dei campioni e al comportamento dello strato flessibile | Screening a rapida valutazione e confronto tra lotti |
| Prova T-peel | Misura la forza di distacco in un assemblaggio incollato a forma di T | ISO 11339 | Comportamento di separazione dei laminati flessibili e rottura progressiva per distacco | Non destinato a dati di progettazione strutturale | Test comparativi quando la geometria del campione è adeguata |
| Prova di trazione con taglio a sovrapposizione | Misura la resistenza al taglio lungo la sovrapposizione incollata | DIN EN 1465 | Resistenza di adesione superficiale, trasferimento del carico, andamento della polimerizzazione | Fortemente influenzato dalla geometria di sovrapposizione e dalla preparazione del campione | Convalida dei processi, qualificazione della produzione, controlli periodici di qualità |
| Peeling + taglio combinati | Verifica la resistenza all'apertura e la resistenza allo scorrimento | DIN EN 1464 / ISO 11339 / DIN EN 1465 | Risolvere squilibri, bordi deboli, adesione insufficiente alla superficie, scostamenti di processo | Richiede un campionamento e una rendicontazione rigorosi | Ideale per pacchetti di laminazione che richiedono un’elevata affidabilità |
La forza massima è importante. La superficie di rottura è altrettanto importante.
Dopo una prova di distacco o di taglio, è necessario ispezionare entrambi i lati del provino che ha ceduto. Una corretta documentazione di controllo qualità dovrebbe includere il valore della forza misurata e la modalità di rottura.
Tra i modelli di guasto più comuni figurano:
Cedimento dell'adesivo Il rivestimento si stacca nettamente dalla superficie in acciaio. Ciò potrebbe indicare una scarsa pulizia della superficie, una bagnabilità insufficiente, una pressione di incollaggio insufficiente, problemi legati alla presenza di ossido o una polimerizzazione incompleta.
Rottura coesiva La frattura attraversa lo strato di rivestimento stesso. Ciò significa spesso che il rivestimento aderiva a entrambe le superfici di laminazione, sebbene la resistenza interna dello strato indurito debba ancora essere verificata.
Guasto misto Il difetto è in parte di tipo adesivo e in parte di tipo coesivo. Si tratta di un fenomeno comune nei campioni di produzione reali. La configurazione e la posizione sono importanti.
Adesione irregolare Alcune zone presentano un forte legame, mentre quelle adiacenti si staccano facilmente. Ciò potrebbe indicare una pressione non uniforme, una contaminazione locale, un'ondulazione della laminazione, l'interferenza di bave o un trasferimento di calore non uniforme.
Deformazione dell'acciaio L'acciaio elettrico sottile può piegarsi o deformarsi durante la prova prima che il legame si rompa completamente. Ciò può indicare un legame forte, ma può anche rendere più difficile il confronto diretto.
Un difetto dall’aspetto pulito non è automaticamente positivo. Un difetto dall’aspetto irregolare non è automaticamente negativo. La superficie deve essere valutata tenendo conto del metodo di prova, della geometria del provino e della storia di indurimento.
I disaccordi sono comuni. Possono essere utili.
Se la resistenza alla pelatura è bassa, ma la resistenza al taglio è accettabile, lo stack potrebbe presentare un buon legame superficiale ma una scarsa resistenza ai bordi. Verificare lo stato del rivestimento dei bordi, l’altezza delle sbavature, la fragilità del rivestimento, la distribuzione della pressione e la preparazione dei campioni di pelatura.
Se la resistenza al taglio è bassa, ma la resistenza al distacco è accettabile, la pila potrebbe opporre resistenza all'apertura ma non riuscire a trasferire il carico nel piano. Verificare la temperatura massima del metallo, il tempo di permanenza, lo spessore del rivestimento, la geometria della sovrapposizione e se lo strato indurito è rimasto troppo morbido.
Se sia i risultati relativi alla pelatura che quelli relativi al taglio sono bassi, si inizi dalle basi: pulizia della superficie, conservazione del rivestimento, temperatura effettiva del metallo, pressione, tempo di permanenza e planarità della laminazione.
Se entrambi sono elevati, ma la dispersione è ampia, non esultate troppo presto. Una dispersione ampia spesso indica che il processo è instabile. Potrebbe trattarsi di una variazione della temperatura. Potrebbe trattarsi di una variazione della pressione. Potrebbe trattarsi di una variazione del peso del rivestimento. Oppure un operatore sta preparando i campioni in modo diverso rispetto a un altro.
Un processo affidabile non si limita a produrre risultati eccellenti, ma garantisce risultati costanti.
Un piano di verifica della conformità deve essere adeguato al livello di rischio del componente.
Nella fase iniziale di sviluppo, testare diverse condizioni di polimerizzazione. Ove possibile, modificare una sola variabile principale alla volta: temperatura, tempo di permanenza, pressione o peso del rivestimento. Registrare il risultato. Registrare la modalità di guasto. Conservare i campioni.
Per l'avvio della produzione, utilizzare la geometria di laminazione effettiva. I provini piatti sono utili, ma non sempre riproducono fedelmente le fessure, i denti, i ponti stretti, i diametri interni o il trasferimento di calore in presenza di altezze sovrapposte. Un test effettuato con un materiale di facile reperibilità può fornire una risposta comoda, ma non sempre è quella giusta.
Per il controllo di qualità di routine, un piano equilibrato potrebbe includere:
I criteri di accettazione devono basarsi sulle specifiche del cliente, sul progetto dello stack, sul carico operativo e sulla cronologia di produzione convalidata. Evitare di copiare i valori da un componente non correlato. L’incollaggio del backlack dipende troppo dalla geometria e dalle condizioni di processo per poter ricorrere a tale scorciatoia.
Un rapporto di prova di distacco o di taglio dovrebbe essere il più possibile "noioso": chiaro, ripetibile e difficile da interpretare erroneamente.
Un rapporto ben strutturato dovrebbe includere:
Questo livello di dettaglio aiuta i team di ingegneri a distinguere i problemi relativi ai rivestimenti da quelli legati al processo. Inoltre, aiuta i team addetti agli acquisti a confrontare i fornitori senza basarsi esclusivamente sulle loro dichiarazioni.
Una cottura insufficiente non significa sempre che il forno fosse troppo freddo.
Questa è una possibilità. Ma non l'unica.
Tra le cause più comuni figurano:
Un processo può raggiungere il setpoint del forno e tuttavia non andare a buon fine. Il rivestimento non polimerizza in base ai valori indicati dal regolatore, ma in base alle condizioni presenti sulla linea di giunzione.
Per i progetti relativi a pacchetti di laminazione personalizzati, la verifica della polimerizzazione non dovrebbe essere aggiunta alla fine come semplice formalità amministrativa, ma dovrebbe essere integrata nel processo di produzione.
Una revisione pratica del progetto dovrebbe definire il metodo di incollaggio, lo spessore della laminazione, i requisiti di rivestimento, l’altezza della pila, il ciclo di polimerizzazione, il metodo di prova, i criteri di accettazione e il formato della relazione prima dell’avvio della produzione.
I nostri team di ingegneri e di controllo qualità possono supportare questo processo contribuendo a definire i requisiti delle prove di distacco e di taglio, preparando campioni di validazione, analizzando le modalità di cedimento e allineando i registri di controllo qualità ai requisiti meccanici dell'assemblaggio finale.
Nel caso di nuclei per motori ad alta velocità, pacchi prototipali, segmenti di statore incollati, pacchi di rotore e altri assemblaggi di precisione in acciaio elettrico, ciò riduce le incertezze. Inoltre, rende più chiara la qualificazione dei fornitori. Il disegno indica ciò che è necessario. Il rapporto di prova attesta ciò che è stato realizzato.
La verifica dell'indurimento della laminazione con rivestimento Backlack consiste nel controllare se il rivestimento autoadesivo tra le lamierine di acciaio elettrico si sia indurito formando un legame stabile. Solitamente comprende prove meccaniche, l'analisi delle modalità di cedimento e la tracciabilità del processo.
La norma DIN EN 1464 è comunemente utilizzata per le prove di pelatura con rullo flottante. La norma ISO 11339 può essere utilizzata per le prove di pelatura a T quando la configurazione del provino è adatta ad assemblaggi flessibili incollati.
La norma DIN EN 1465 viene comunemente utilizzata per le prove di trazione con taglio a sovrapposizione su assemblaggi incollati. Nel caso delle lamierine Backlack, essa consente di confrontare la resistenza dell'area incollata in condizioni di prova controllate.
No. La prova di distacco e la prova di taglio rispondono a domande diverse. La prova di distacco verifica la resistenza all’apertura a partire da un bordo. La prova di taglio verifica il trasferimento del carico attraverso l’area incollata. Gli assemblaggi critici spesso richiedono entrambe le prove.
Sì. Ciò può verificarsi quando la superficie di incollaggio principale è sottoposta a un carico di scorrimento, ma il bordo è debole, fragile, contaminato o scarsamente bagnato. Si tratta di un segnale di allarme, soprattutto per gli assemblaggi esposti a movimentazione, vibrazioni o funzionamento ad alta velocità.
No. I limiti di accettabilità devono essere correlati alla geometria della laminazione, al sistema di rivestimento, allo spessore dell’acciaio, alle condizioni operative e alle specifiche del cliente. È inoltre necessario specificare il metodo di prova, altrimenti il valore potrebbe risultare fuorviante.
La temperatura massima del metallo riflette meglio le condizioni reali di indurimento rispetto alla temperatura dell'aria nel forno. Gli strati spessi, la massa degli stampi e le condizioni di contatto possono ritardare il trasferimento di calore nella linea di incollaggio.
Registrare la modalità di rottura, la posizione del provino, il ciclo di indurimento, la norma di prova, le dimensioni del campione, la velocità di prova e le foto rappresentative. Il numero indica la forza misurata. La superficie di rottura aiuta a spiegarne il motivo.
L'adesione del backlack non si verifica in base all'aspetto. Si verifica tramite test controllati e risultati ripetibili.
Le prove di distacco mostrano come il legame si rompa partendo da un bordo. Le prove di taglio mostrano come la superficie incollata sopporti il carico. Insieme, offrono agli ingegneri e ai team di controllo qualità un metodo pratico per verificare la polimerizzazione del rivestimento, individuare eventuali scostamenti di processo e qualificare gli strati laminati con maggiore sicurezza.
Nel caso delle pile di lamiera magnetica accoppiate, questa differenza è fondamentale. Una pila non si considera assemblata semplicemente perché gli strati sono a contatto. Si parla di accoppiamento quando il rivestimento, il ciclo di polimerizzazione e i risultati dei test sono tutti in linea tra loro.
Per velocizzare il progetto, è possibile etichettare le pile di laminazione con dettagli quali tolleranza, materiale, finitura superficiale, se è necessario o meno un isolamento ossidato, quantitàe altro ancora.
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