La pallinatura è un metodo di trattamento superficiale a freddo ampiamente utilizzato per i materiali. Il suo principio di base prevede l'utilizzo di particelle di pallini ad alta velocità, come sfere ceramiche, sfere d'acciaio o sfere di vetro, che colpiscono la superficie del pezzo con la forza di innumerevoli piccoli martelli, inducendo deformazione elastica-plastica nel materiale. Questo processo ha i seguenti effetti significativi sulla superficie del materiale:
-
1. Incorporazione di tensioni residue e incrudimento per lavorazione
Sotto l'impatto continuo dei proiettili, la superficie del materiale subisce una deformazione plastica e sviluppa un gran numero di micro-cavità. Poiché i grani non deformati sotto la superficie tentano di tornare alla loro configurazione originale, si forma uno strato uniforme di tensioni residue di compressione sulla superficie del materiale. Contemporaneamente, il metallo superficiale subisce un incrudimento per lavorazione a freddo, migliorando significativamente la resistenza e la durezza della superficie del materiale.
-
2. Modifica dell'organizzazione microstrutturale superficiale
Lo strato superficiale sottoposto a deformazione plastica ciclica mediante pallinatura subisce profonde modifiche nella sua organizzazione microstrutturale. La ricerca indica che la pallinatura affina significativamente i sotto-grani, aumenta sostanzialmente la densità delle dislocazioni e migliora la distorsione reticolare. Inoltre, per alcune leghe trattate termicamente (ad esempio, ingranaggi cementati e temprati), la pallinatura può anche indurre la trasformazione dell'austenite residua nello strato superficiale in martensite, generando così tensioni di compressione aggiuntive dovute all'espansione volumetrica associata a questa trasformazione di fase.
-
3. Miglioramento della resistenza alla fatica e alla corrosione
La presenza di tensioni residue di compressione superficiale può contrastare efficacemente le tensioni di trazione indotte da carichi alternati esterni, inibendo così l'innesco e la propagazione delle sorgenti di cricche di fatica. Ciò migliora significativamente la resistenza alla fatica a flessione, la resistenza alla fatica da contatto e la vita a fatica complessiva del materiale. Inoltre, lo strato superficiale densificato e lo strato di tensioni di compressione migliorano la resistenza del materiale alla corrosione sotto sforzo e all'ossidazione ad alta temperatura.
-
4. Modifica della morfologia e della rugosità superficiale
La pallinatura fa sì che la superficie metallica originariamente liscia venga texturizzata, creando minuscole creste e cavità metalliche, aumentando così la rugosità superficiale. Generalmente, all'aumentare dell'intensità della pallinatura, la durezza superficiale diminuisce, e all'aumentare della dimensione dei pallini, aumenta anche il valore della rugosità superficiale. Tuttavia, una pallinatura eccessiva può indurre significative concentrazioni di tensione nelle cavità più profonde, il che può effettivamente compromettere l'effetto di rinforzo.
-
5. Impatto su dimensioni e forma
A causa della deformazione plastica che si verifica sulla superficie, che crea uno strato di tensioni di compressione, il metallo sulla superficie spruzzata viene estruso, causando potenzialmente un leggero aumento delle dimensioni macroscopiche del pezzo.
In conclusione, la pallinatura dimostra una notevole efficacia nel migliorare le proprietà meccaniche dei materiali; tuttavia, nelle applicazioni pratiche, è essenziale controllare adeguatamente i parametri di processo come l'intensità della pallinatura, la dimensione dei pallini e il tasso di copertura per ottenere l'effetto di rinforzo desiderato, evitando al contempo le conseguenze negative associate a una rugosità superficiale eccessiva.