L'industria del conio deve essere conforme al massimo livello di certificazioni standard al fine di evitare ogni possibilità di falsificazione e, allo stesso tempo, di soddisfare un elevato livello di qualità e riproducibilità. La quantità di denaro e la grande varietà di monete nel mondo implica che è essenziale non commettere alcun tipo di errore nei vari processi di conio.

Nella prima parte di questo articolo daremo un'interessante occhiata al processo di conio, mentre nella seconda parte scopriremo i più ottimizzati trattamenti termici per l'industria del conio.

Come ottenere la matrice master

Diamo un'occhiata da vicino.

1. Tutto inizia quando un maestro artigiano disegna un modello in gesso tridimensionale con un diametro di 20 cm dell'immagine positiva della moneta.
2. Il modello viene coperto da una gomma siliconica per realizzare lo stampo.
3. L'opera d'arte viene ridotta e tagliata in acciaio da un laser o da un pantografo e il risultato viene chiamato matrice principale (o matrice master).

La matrice principale ha lo stesso diametro e immagine della moneta: ci sono cioè due matrici master in acciaio, una per ogni faccia della moneta.
La matrice master subisce un processo di tempra e di rinvenimento per produrre uno strumento positivo chiamato hob.

Si noti che la matrice master non è usata per produrre monete.
Di cosa abbiamo bisogno per produrre la nostra prima moneta?

Il processo di conio

Gli stampi (matrici di lavoro) si ottengono pressando la matrice principale in un altro pezzo di acciaio morbido.
Dalla matrice master si ottengono quindi molte matrici di conio.
Per stampare le monete sono necessari due insiemi di stampi, uno per il dritto e l'altro per il rovescio.

La forza usata per stampare le matrici di lavoro con una pressa idraulica è di 160 tonnellate di pressione: è così che gli stampi ottengono l'immagine negativa della matrice principale sulla loro faccia.
Per ottenere i migliori risultati:

1. gli stampi devono essere temprati, rinvenuti e lavorati per essere adatti alla pressa per il conio;
2. al termine del processo gli stampi devono essere testurizzati, lucidati e la loro superficie viene cromata al nitruro, al fine di ridurre l'usura nel processo di coniatura e prolungare la durata degli stampi;
3. infine, gli sbozzi vengono tagliati da bobine di lega metallica sotto forma di una miscela di base di rame ricoperta di nichel.

Così, le matrici di acciaio stampano gli sbozzi grazie alla deformazione plastica ottenuta con una pressa idraulica.
Questo è il processo attraverso il quale le matrici di lavoro lasciano l'immagine positiva sulla superficie delle monete che vediamo ogni giorno.

È chiaro quindi che a qualità e la definizione delle matrici in acciaio sia molto importante, in quanto hanno un ruolo fondamentale nel processo di coniatura.

Sapevi che le matrici di lavoro di solito stampano 12 monete al secondo?
Per questo motivo le matrici master e di lavoro devono essere conformi alla norma UNI ISO 4957 per gli acciai per lavorazione a freddo. Gli stampi in acciaio, al fine di ottenere un alto livello di riproducibilità durante la fase di stampa, devono essere duri, resistenti, luminosi e con un basso livello di usura.

Come possiamo migliorare le proprietà meccaniche delle matrici in acciaio per lavorazione a freddo mantenendo allo stesso tempo un'ottima definizione della superficie?

L'importanza del trattamento termico sotto vuoto

Il trattamento termico in vuoto è la soluzione.
TAV VACUUM FURNACES ha sviluppato uno speciale sistema su misura per eseguire trattamenti termici massimizzando l'effetto di tempra durante l'indurimento, garantendo contemporaneamente standard verdi e sicurezza per gli operatori.

Il forno a vuoto è dotato di una camera termica in grafite con pompe di diffusione meccaniche in modo da raggiungere un alto livello di vuoto, vuoto finale di 10^-6 mbar.
È possibile utilizzare un sistema di convezione fino a 600 °C con gas inerte.

Questo tipo di forno viene utilizzato per il trattamento termico necessario al miglioramento dell'acciaio per la lavorazione a freddo come stampi per monete, specificatamente per:

• trattamento di ricottura
• trattamento di tempra
• infine rinvenimento per avere una durezza delle matrici di 60-64 HRC.

Come possiamo massimizzare il processo di raffreddamento durante il trattamento di tempra?
Possiamo usare un gas inerte come l'elio durante la fase di raffreddamento (così come l’azoto).

L'elio ha un effetto migliore nella fase di raffreddamento rispetto all'azoto e quindi il processo di tempra è più efficace.

L’impegno per un'industria verde

Ma come possiamo permetterci lo spreco di elio e avere allo stesso tempo un approccio ecologico?
Un sistema di recupero del gas è stato sviluppato per ridurre il consumo di elio.

1. L'elio di scarico, usato per un trattamento, finisce in un compressore a 5 stadi.
2. Il compressore è diviso dalla fornace con un filtro a rete che evita il passaggio di impurità fisiche. Quindi, l'elio viene compresso e passa attraverso un separatore.

In questo modo, vi è una prima separazione grossolana dell'elio per condensazione.
Successivamente, una lega di alluminio anodizzato filtra l'elio in modo più accurato.

3. Innanzitutto, un setaccio molecolare separa l'elio dalle ppm di acqua e un carbone attivo divide il gas dal pistone dell'olio.
4. Infine, il gas compresso andrà al serbatoio dell'elio per essere riciclato per un altro trattamento termico.

In questo modo, possiamo riciclare l'elio per ulteriori trattamenti.

Lavorare in un'area di lavoro sicura

L'ultima importante caratteristica da tenere a mente è che possiamo svolgere il nostro trattamento in un sistema completamente sicuro. I sistemi di controllo sono per le variabili di temperatura e pressione.

• Per la temperatura, utilizziamo il sistema di controllo, termocoppie di sovratemperatura e di carico per rilevare rispettivamente le temperature del forno, della campana e del carico.
• Inoltre, sono presenti rilevatori di sovrapressione e anello meccanico per evitare la possibile apertura della porta frontale e del fermo manuale.

Conclusioni

I sistemi TAV garantiscono un'alta qualità degli stampi in acciaio attraverso le tecnologie del vuoto al fine di migliorare la riproducibilità e la qualità del processo di conio. Inoltre, teniamo sempre presente l'importanza degli standard green con il nostro sistema di riciclaggio dell'elio in a condizioni completamente sicure per i lavoratori.

Di seguito puoi trovare le diapositive che abbiamo presentato alla Coin Conference 2019.