Valutazione della resistenza alla criccabilita’ a caldo di bronzi per applicazioni artistiche

In questo studio vengono presentati i risultati di una campagna di prove condotte al fine di valutare la resistenza alla formazione di cricche a caldo in leghe di rame da fonderia per applicazioni artistiche. Queste prove si inseriscono all’interno di una estesa ricerca, volta all’ottimizzazione delle proprietà estetiche e funzionali di queste leghe. L’attività di ricerca (inquadrata all’interno del progetto EUREKA PROJECT E! 2210-Eurocare), ha avuto come scopo lo sviluppo di leghe a base rame per applicazioni artistiche con basso contenuto di Pb e con adeguate caratteristiche tecnologiche, in termini di colabilità, saldabilità, e livello di finitura superficiale. La presenza di Pb in lega permette di ottimizzare molte di queste caratteristiche, mentre la sua pericolosità si fa particolarmente sentire nei confronti degli operatori addetti alle fasi di finitura superficiale dei getti. Leghe di nuova formulazione sono state sviluppate partendo da leghe tradizionali come il bronzo Cu85/Sn5/Zn5/Pb5 ed il bronzo Cu90/Sn10, in modo da limitare il contenuto di Pb e contemporaneamente soddisfare le specifiche richieste. Sono state quindi prodotte numerose famiglie di leghe, allo scopo di indagare sugli effetti dei diversi elementi in lega sulle proprietà del materiale e garantire un comportamento possibilmente migliore rispetto alle leghe tradizionali. I test di resistenza al fenomeno della criccabilità a caldo (“hot tearing”) sono stati eseguiti su di una selezione di quattro leghe, il cui comportamento è stato confrontato con quello della lega tradizionalmente utilizzata nelle fonderie artistiche, il bronzo Cu85/Sn5/Zn5/Pb5. Queste leghe sono state selezionate, tra le altre, in base ai risultati ottenuti con i test di saldabilità ed in base alla difettologia riscontrata nei getti di prova. Le leghe oggetto dell’indagine sono state: la lega Cu87.24/Sn9.5/Ni3.16/Fe0.06/Mn0.04, la lega Cu84/Sn5/Zn5/Pb5/Si1, la lega Cu86.54/Sn5.2/Zn6.4/Pb0.8/Ni1/Fe0.05/Al0.01 ed infine la lega Cu84.8/Sn10.4/Zn2/Ni2/Pb0.8. Lo studio della suscettibilità delle varie leghe al fenomeno dell’hot tearing è stato preceduto da una valutazione del tipo di test da utilizzare. La scelta del test è caduta su una configurazione del tipo “dog-bone”, in ragione della maggior praticità e funzionalità di questo dispositivo rispetto ad altri. Questi test hanno reso necessaria la produzione di numerosi getti sperimentali, dove il fenomeno della criccatura a caldo viene enfatizzato dalle caratteristiche geometriche del getto stesso, prevedendo la compresenza di una brusca variazione di sezione, l’assenza di raccordatura, la vicinanza ad un “hot spot” e un vincolo alla deformazione nella direzione di massima sollecitazione di trazione. Sono stati quindi realizzati dei getti di prova per le quattro leghe innovative e per il bronzo Cu85/Sn5/Zn5/Pb5, grazie ai quali è stato possibile quantificare il danneggiamento dovuto alla formazione di cricche a caldo. È stata quindi eseguita una caratterizzazione macro e micro strutturale delle zone di frattura per le varie leghe oggetto dell’indagine. Dal confronto dei risultati ottenuti con questa selezione di leghe ed il più tradizionale bronzo da fonderia Cu85/Sn5/Zn5/Pb5, emergono le potenzialità applicative dei bronzi innovativi per fonderia artistica a basso contenuto di piombo.