Il processo di Granigliatura

La granigliatura è un trattamento superficiale di tipo meccanico realizzato mediante la proiezione di abrasivo granulato metallico: l’effetto di abrasione per impatto e sfregamento determina la modifica dello strato superficiale preesistente ossia pulisce, ravviva e rende uniforme la superficie trattata.

Ideata e sviluppatasi al servizio della fonderia per l'asportazione della sabbia di formatura e delle anime dei getti fusi, la granigliatura è stata ampiamente utilizzata anche in altri settori, fra cui la preparazione delle superfici alle eventuali applicazioni successive di rivestimenti protettivi come la verniciatura, la smaltatura, la metalizzazione, la teflonatura; la rimozione di agenti contaminanti come ossidi, calamina (scorie vetrose dal colore grigio/blu), ruggine; l'eliminazione di residui da saldatura o brasatura; la sverniciatura; la sbavatura; la pulitura dopo lo stampaggio ed il trattamento termico; la sverniciatura ed irruvidimento superficiale.

Sono davvero molteplici i campi in cui la granigliatura viene impiegata:

• fonderie di metalli ferrori e non ferrosi;

• carpenterie metalliche;

• stampaggi di ottone e acciaio;

• trattamenti termici delle superfici;

• produzione di bombole di liquido e gas compresso.

Il processo di granigliatura comporta numerosi vantaggi, tra cui i più importanti e significativi riguardano il cambiamento delle norme di controllo per il trattamento dei reflui inquinanti, che hanno reso più semplice e meno dispendioso il processo di granigliatura rispetto a quello di decapaggio chimico; e la richiesta del mercato di prodotti sempre più validi e funzionali anche a livello estetico.

Per quanto riguarda l'aspetto normativo, la granigliatura è un processo meccanico a secco, che non implica l'utilizzo di alcun prodotto chimico per il trattamento delle superfici metalliche. L'unico agente inquinante che produce è la polvere prodotta dalla camera di sabbiatura, che viene filtrata tramite adeguati macchinari collegati all'impianto.

Nel caso del miglioramento della qualità estetica dei pezzi richiesta dal mercato, la granigliatura ha il vantaggio di raggiungere risultati visibilmente migliori rispetto a quelli ottenuti con la pulitura manuale molto più blanda e sicuramente meno efficace.

I fattori variabili che condizionano il risultato di un processo di granigliatura sono:

• la tipologia di un impianto;

• il tipo di abrasivo o graniglia utilizzato;

• la velocità di proiezione;

• il tempo d'esposizione del pezzo.

La tipologia di un impianto

Le tipologie di impianto sono principalmente due, ad aria compressa e a turbina, ma entrambe sfruttano lo stesso principio meccanico, in base al quale una determinata massa, l'abrasivo, viene scagliata a grande velocità contro la superfiucie del pezzo da trattare. L'energia cinetica che si produce durante il processo è la responsabile della buona riuscita del procedimento.

• granigliatrice ad aria compressa, in cui l'abrasivo viene scagliato pneumaticamente tramite aria compressa e direzionato sul pezzo da trattare tramite erogatori specifici, manovrati manualmente o automatici;

• granigliatrice a turbina, che converte l'energia di un motore elettrico in energia cinetica abrasiva, inducendo il movimento di una turbina per completare il processo. Ogni turbina è dotata di una capacità che oscilla tra i 60 kg e i 1200 kg circa al minuto. Dal momento che, in questo caso, le granigliatrici a turbina utilizzano grandi quantità di abrasivo, esse vengono impiegate più frequentemente in presenza di superfici o pezzi di grandi dimensioni.

Il tipo di abrasivo o graniglia utilizzato

L'abrasivo è lo strumento utensile delle macchine granigliatrici: in virtù della superficie che deve essere sottoposta al trattamento di granigliatura e del risultato conclusivo che si desidera ottenere, è necessario scegliere il tipo di abrasivo che occorre utilizzare per conseguire un effetto finale ottimale.

I parametri fondamentali su cui si basa la classificazione degli abrasivi sono la forma, la dimensione, il materiale e la durezza. 

La forma dell'abrasivo può essere sferica, particolarmente adatta al trattamento di strati superficiali molto duri come la calamina ed utilizzata perlopiù in tutte le operazioni di rimozione della sabbia, di declaminaggio, di pallinatura e di sbavatura; oppure angolosa, se l'effetto finale che si vuole ottenere è quello con taglio profilo a "dente di sega". La graniglia angolosa viene impiegata nei trattamenti di sbavatura, declaminaggio e preparazione delle superfici.

La dimensione dell'abrasivo è strettamente connessa al grado di ricoprimento della superficie da trattare: la graniglia di dimensione maggiore sarà dotata di una forza cinetica maggiore e, dunque, di un impatto più intenso sul pezzo, ma presenterà, proporzionalmente, anche un minor effetto di ricoprimento. La soluzione ideale, in genere, è una combinazione fra graniglia grossa e graniglia piccola.

Le graniglie o abrasivi vengono classificati in base al materiale da cui sono costituiti in:

• graniglie metalliche, utilizzate nelle applicazioni industriali e di norma formate da accaio fuso a basso tenore di carbonio (0,85%), con una durezza variabile tra i 45 e i 51 HRC. Per usi specifici e particolari, in alternativa a questo tipo di graniglia, si può usare graniglia in ottone, ricavata dai trucioli ottenuti dal taglio di barre per rendere più brillanti le superfici; graniglia in acciaio o in acciaio inox per manufatti in acciaio inox o alluninio.

• graniglie minerali inorganiche, impiegate negli impianti di granigliatura ad aria compressa, molto adatte per trattamenti di sabbiatura all'aperto, in impianti non specificatamente muniti di recupero dell'abrasivo e per trattamenti di sabbiatura sul posto di manufatti ed infissi di grandi dimensioni. Le graniglie di vetro, ad esempio, sono adatte per la sabbiatura di pezzi di piccole dimensioni o di manufatti delicati, oppure di superfici che presentano parti di acciaio inossidabile o realizzate con leghe leggere, e, in genere, tutte le volte che occorre trattare manufatti di ogni tipo senza modificarne il profilo o le dimensioni.Vengono spesso utilizzate nell'industria aeronautica per specifiche tipologie di pallinature.

• graniglie minerali organiche, adatte per un trattamento di granigliatura "delicata" perchè non vanno ad intaccare i metalli, nè ad alterare dimensioni, rifiniture e spigoli. Questo tipo di graniglia viene utilizzata per asportare i residui carboniosi di incrostazioni su dettagli metallici di motori, stampi metallici per gomma e materie plastiche; stampi per fonderia, reattori; ma anche per rimuovere elementi indesiderati da superfici e manufatti pregiati, come travi di legno, statue, monumenti ed opere d'arte in genere.

Per ottenere rugosità superficiali elevate, vengono utilizzate graniglie molto dure, come ad esempio graniglia in acciaio e graniglie di ghisa.

La velocità di proiezione

La velocità raggiunta dalla graniglia metallica negli impianti di granigliatura, in genere, è pari agli 80 m/s. 

In presenza di superfici poco estese o di manufatti con spessore sottile, vengono impiegati degli speciali dispositivi elettronici per regolare la velocità del getto e ridurre il grado dell'impatto dei grani sui singoli pezzi.

Il tempo d'esposizione del pezzo

La durata dell'esposizione al trattamento di granigliatura del manufatto dipende dalla combinazione di diversi fattori:

• numero e potenza delle turbine di cui l'impianto è dotato;

• tipo di abrasivo impiegato;

• stato di partenza della superficie da trattare;

• risultato finale che si desidera ottenere;

• tipo di superficie su cui intervenire.

Preparazione delle superfici alla granigliatura

Prima di effettuare qualsiasi trattamento di granigliatura è necessario predisporre adeguatamente la superficie da trattare. 

Per fare in modo che il rivestimento aderisca in modo adeguato alla superficie e il risultato sia durevole nel tempo, è necessario che il manufatto presenti una superficie con i seguenti requisiti:

• assenza di agenti contaminanti;

• adeguata rugosità superficiale.

Descrizione dei principali componenti che costituiscono una Granigliatrice

• sistema di lancio della graniglia, a turbina o ad aria compressa, che scaglia la graniglia contro la superficie da trattare; 
• cabina di granigliatura, all'interno della quale avviene la granigliatura;
• sistema di circolazione e recupero dell'abrasivo: la sua funzione è quella di raccogliere la graniglia una volta effettuato il trattamento della superficie, pulire il manufatto dall'eventuale presenza di agenti contaminanti, ricondurre la graniglia ai sistemi di getto;
• filtro per la raccolta delle polveri che vengono prodotte durante il processo;
• sistema di movimentazione dei manufatti.