battitura del ferro

La lavorazione del ferro ha suscitato fascino sin dall’antichità, poiché, richiedendo un notevole sforzo fisico, veniva ricondotta a straordinarie capacità umane.

LE ORIGINI

Ebbe molta importanza già nell’ultima epoca preistorica, tanto che fu chiamata Età del Ferro (primo millennio a.C.), tuttavia le sue origini sono ben più lontane nel tempo. Innanzitutto il ferro sembra apparire per la prima volta sulla terra intorno al quarto millennio a.C. sotto forma di meteoriti piovuti dallo spazio, che l’uomo iniziò a utilizzare realizzando oggetti ornamentali e portafortuna. Successivamente venne impiegato per la fabbricazione di oggetti d’uso quotidiano e con gli Ittiti dell’Anatolia, intorno al 1500 a.C., si iniziò ad estrarre il metallo dal minerale e a sottoporlo ai vari processi di lavorazione fino ad ottenere manufatti, armi e utensili da lavoro taglienti.

Dalla miscela di minerale di ferro, quale si trova in natura, e carbone vegetale ad alte temperature, si scoprì infatti di ottenere un materiale spugnoso; quest’ultimo, scaldato e martellato più volte per eliminare la scoria, veniva più facilmente modellato, ecco la nascita del ferro battuto. Circa un secolo più tardi con la scoperta della tempra, ovvero il processo di raffreddamento rapido del metallo rovente in acqua, si riuscì a rendere il ferro battuto più duro e resistente.

LE PRIME OPERE ARTISTICHE

Dopo il lungo e oscuro periodo che seguì il crollo dell’Impero Romano, contrassegnato da un ampio uso del bronzo, la siderurgia riprende vita nel mondo medievale. Risalgono infatti al periodo che va dal 1200 al 1300 opere in ferro battuto di grande pregio artistico, destinate ad ornare le porte di numerose chiese e cattedrali francesi e spagnole. I motivi decorativi comprendevano volute, arabeschi, teste di draghi e foglie, le cui superfici venivano decorate a stampa (per incisione o cesellatura).

Testata in ferro

In Italia è in Toscana che il ferro battuto ha una fioritura assai ricca e varia: nelle lavorazioni di cancelli, di balconi e di lanterne adibite a porta stendardi, si manifestò la versatilità artistica di questa lavorazione del metallo.

Nel ‘600 l’evoluzione degli stili figurativi del Barocco e del Rococò si riversò anche nell’arte del ferro battuto: è il caso, per esempio, dei cancelli dei parchi o dei castelli francesi, mentre i ferri battuti italiani mantennero una certa classicità nelle linee decorative.

Nel corso del ‘700 i progressi tecnici, frutto della rivoluzione industriale, si applicarono anche alla lavorazione del ferro: l’introduzione in Inghilterra del carbon coke, come combustibile in sostituzione al carbone di legna, risolse il problema della scarsità del legname, che già nel secolo precedente aveva destato non poche preoccupazioni.

In periodo neoclassico l’arte del ferro battuto decadde, ma già verso la fine dell’800 e agli inizi del ‘900 visse un momento di rinnovato fulgore con l’avvento di nuovi stili quali l’Art Nouveau e il Liberty. Si vedano per esempio le ringhiere degli scaloni in palazzo Castiglione (1903) e palazzo Piva (1908) a Milano e i balconi della casa Milà (1910) a Barcellona, eseguiti da Antonio Gaudì.

Oggi la situazione è cambiata: sono infatti rarissime le botteghe che seguono l’antica tradizione di forgiare a fuoco il ferro, un mestiere che ha bisogno di una notevole abilità tecnica, coniugata con altrettanta capacità creativa.

CARATTERISTICHE DEL FERRO

Il ferro è un metallo resistente e malleabile, che continua ad essere importante per i suoi innumerevoli utilizzi.

Il materiale che si utilizza nella lavorazione del ferro battuto viene estratto da diversi minerali di ossido di ferro presenti in abbondanza in natura. Il ferro non viene mai utilizzato allo stato puro, ma fuso assieme ad altri materiali quali il carbonio, lo zolfo, il fosforo, il silicio: se ne ottiene così una lega che è resistente e forgiabile.

Ringhiera finestre

La sua duttilità, cioè la possibilità di essere plasmato e modellato senza aumenti di volume, è la sua principale caratteristica, che viene sfruttata durante la sua lavorazione a caldo. Grazie a questa particolarità la fantasia dei fabbri può spaziare senza limiti.

LE LAVORAZIONI

Vi sono vari tipi di lavorazione, alcuni vengono eseguiti a caldo, altri a freddo, ma la fucinatura del ferro avviene a temperature comprese tra i 650 e i 900 °C.

Al di sotto di tali temperature infatti c’è il rischio che il ferro si crepi sotto i colpi del martello, mentre a temperature più elevate ci si avvicina al punto di fusione.

La lavorazione a caldo consiste nel dare la “calda”, ovvero nel scaldare il materiale prima della battitura. Questa lavorazione è classificabile a seconda dei colori assunti dal ferro alle diverse temperature e si può distinguere in:

• la calda “bianca” o “sudante”, che è la più forte che il ferro possa sopportare essendo il metallo, almeno in superficie , vicino al punto di fusione;

• la calda “rosso-bianca”, che si ottiene portando il metallo a una temperatura di 650-900 °C d è la calda giusta per al fucinatura;

• la calda “rosso carico”, adatta alla tempra degli acciai dolci;

• la calda “rosso ciliegia” viene usata nella “ricottura” degli acciai temprati.

LE GIUNZIONI

La connessione tra le parti ha sempre rappresentato, in ogni opera di ferro battuto, e soprattutto nelle grate e nelle inferiate, una delle lavorazioni più importanti. L’importanza delle giunture, al di là dell’aspetto tecnico ed esecutivo, ha valore anche sotto l’aspetto estetico, perché dal tipo di unione spesso dipende l’immagine o l’effetto finale. Le diverse tecniche di connessione comprendono la saldatura a caldo, che può avvenire per fusione delle due parti nella bollitura, con tenoni e mortase, viti, anelli e chiodi ribattuti.

Il sistema più tradizionale e più usato resta però quello del foro passante, in cui una barra passa attraverso un foro realizzato nell’altra e poi le due estremità vengono ribattute perché il metallo rimanga fermo nella sede.

Artisti del ferro battuto

Sin dall’Antichità la lavorazione del ferro era creduta opera straordinaria, in quanto richiedeva notevoli sforzi fisici e capacità particolari, e per questo l’opera del fabbro, ovvero di colui che era in grado di forgiare il ferro, era considerata in qualche modo opera divina.
Il ferro è un metallo resistente, malleabile, aggressivo, ma anche gentile, utile e fantasioso e continua ad essere importante per i suoi innumerevoli utilizzi.
Il materiale che si utilizza nella lavorazione del ferro battuto viene estratto da diversi minerali di ossido di ferro presenti in abbondanza in natura. Il ferro non viene mai utilizzato allo stato puro, ma fuso assieme ad altri materiali quali il carbonio, lo zolfo, il fosforo, il silicio: se ne ottiene così una lega che ha la caratteristica di essere resistente e forgiabile.

La sua duttilità, cioè la possibilità di essere plasmato e modellato senza aumenti di volume, è la sua principale caratteristica, che viene sfruttata durante la sua lavorazione a caldo. Grazie a questa particolarità la fantasia dei fabbri può spaziare senza limiti.
Vi sono vari tipi di lavorazione, alcune vengono eseguite a caldo, altre a freddo, ma la fucinatura del ferro avviene a temperature comprese tra i 650 e i 900 °C. Al di sotto di tali temperature infatti c’è il rischio che il ferro si crepi sotto i colpi del martello, mentre a temperature più elevate ci si avvicina al punto di fusione.
La lavorazione a caldo, consiste nel dare la “calda”, ovvero nel scaldare il materiale prima della battitura. Questa lavorazione è classificabile a seconda dei colori assunti dal ferro alle diverse temperature e si può distinguere in:

• calda “bianca” o “sudante”, che è la più forte che il ferro possa sopportare essendo il metallo, almeno in superficie, vicino al punto di fusione
• calda “rosso-bianca” è quella che si ottiene portando il metallo a una temperatura di 650-900 °C ed è la calda giusta per al fucinatura
• calda “rosso carico” è quella adatta alla tempra degli acciai dolci
• calda “rosso ciliegia” viene usata nella “ricottura” degli acciai temprati

Oggi sono rarissime le botteghe che seguono l’antica tradizione di forgiare a fuoco il ferro: si tratta di un mestiere che ha bisogno di una notevole abilità tecnica, di capacità creativa e, soprattutto, di passione

LE GIUNZIONI

La connessione tra le parti ha sempre rappresentato, in ogni opera di ferro battuto, e soprattutto nelle grate e nelle inferiate, una delle lavorazioni più importanti. L’importanza delle giunture, al di là dell’aspetto tecnico ed esecutivo, ha valore anche sotto l’aspetto estetico, perché dal tipo di unione spesso dipende l’immagine o l’effetto finale. Le diverse tecniche di connessione comprendono la saldatura a caldo che può avvenire per fusione delle due parti nella bollitura, con tenoni e mortase, viti, anelli e chiodi ribattuti.
Il sistema più tradizionale e più usato resta però sempre quello del foro passante, in cui una barra passa attraverso un foro realizzato nell’altra e poi le due estremità vengono ribattute perché il metallo rimanga fermo nella sede.

COME SI REALIZZANO LE GIUNZIONI

• A caldo tramite ribattitura: eseguite utilizzando un forno, con perno e chiodo passante ribattuto a caldo
• Saldatura ad acetilene: eseguite tramite cannello per fusione delle due parti
• Saldatura elettrica: eseguite tramite elettrodo o più frequentemente con saldatrice
• Per fusione delle due parti nella bollitura, oppure con apporto di altro materiale di ancoraggio nella saldatura dolce
• Con tenoni e mortase: cioè con la creazione di un incavo in uno dei due pezzi da incastrare, la mortasa appunto, per dare alloggio al risalto che è ricavato nell’estremità dell’altro, detto tenone
• Con viti
• Con anelli
• Con chiodi ribattuti

Lavorazione del ferro

Vista la provenienza dei meteoriti dal cielo, alcuni linguisti hanno ipotizzato che la parola inglese iron (ferro), ripresa in molte altre lingue dell’Europa nord occidentale, derivi dall’etrusco aisar, che significa “gli dei”. Tutta la storia dell’umanità è strettamente legata al ferro: è il metallo più abbondante presente sulla terra (costituisce il 34,6% della massa del nostro pianeta) e le sue caratteristiche di solidità, la possibilità di graduarne la sezione di resistenza agli sforzi, l’indistruttibilità e il recupero praticamente totale del materiale, hanno fatto sì che il ferro diventasse uno dei principali elementi strutturali, utilizzati nelle opere edili unitamente al cemento armato. Oggi il ferro è in assoluto il metallo più utilizzato dall’umanità, rappresenta da solo il 95% della produzione di metalli nel mondo. La sua resistenza ne fa infatti un materiale da costruzione indispensabile.
La lavorazione del ferro ai giorni nostri è in mano alle carpenterie metalliche che si suddividono in gruppi e/o sottogruppi:

CARPENTERIE METALLICHE LEGGERE

Generalmente in questo gruppo sono compresi tutti quei prodotti che sono complementari all’edilizia. Parliamo quindi di recinzioni, cancelli (pedonali, carrai, elettrificati e non), parapetti per terrazzi, parapetti per rampe scale, griglie per bocche di lupo, basculanti per garage, ma anche prodotti di particolare pregio, come i manufatti in ferro battuto, che non tralasciano l’aspetto artistico ed estetico e che molte volte sono vere e proprie opere d’arte. Non possiamo inoltre dimenticare in questa sezione tutto il gruppo dei serramenti metallici, che oltretutto oggi devono essere altamente tecnologici per rispondere a requisiti di risparmio energetico, di permeabilità all’acqua e all’aria, di trasmissione luminosa del vetro, di resistenza al carico del vento. Tutti requisiti e garanzie riconducibili alla marchiatura CE.

Oggi il ferro è in assoluto il metallo più utilizzato dall’umanità. La sua resistenza ne fa un materiale da costruzione indispensabile

CARPENTERIE METALLICHE MEDIE

In questo gruppo sono comprese le lavorazioni che, pur essendo complementari al comparto dell’edilizia, hanno dimensioni, pesi e finalità d’uso che presuppongono un’applicazione e una perizia tecnico/ingegneristica a livelli più elevati, rispetto alla carpenteria leggera. Le produzioni comprendono scale di sicurezza a più piani, soppalchi, strutture di sostegno su ristrutturazioni, elementi per l’immagazzinaggio, ecc. È evidente che questa tipologia di manufatti richiede molta professionalità e attenzione nella fase di progettazione, e quindi di calcolo delle strutture, che devono rispondere ai precisi standard di sicurezza internazionali, contenuti nelle norme UNI, norme universalmente riconosciute come requisito fondamentale dal progettista e dal costruttore, al fine di ottenere il benestare da parte delle autorità preposte al rilascio delle specifiche autorizzazioni.

CARPENTERIA PESANTE

Qui trovano collocazione le strutture più importanti con varie e molteplici tipologie di impiego, sia con destinazione civile, che industriale. Tutti i giorni abbiamo modo di usufruire di strutture in carpenteria pesante, quando per esempio attraversiamo un ponte o quando entriamo in una stazione ferroviaria. Volendo addentrarci più nello specifico, questo settore comprende le grandi presse industriali, i carroponti, le stazioni di servizio, i cavalcavia, per arrivare poi a strutture di dimensione rilevante, come grattacieli e ponti con campate uniche, che raggiungono e superano i mille metri di lunghezza.
È importante sottolineare che tutta la carpenteria non sarebbe così diffusa e utilizzata se non fosse possibile proteggerla e preservarla dal processo di ossidazione, che di fatto è inevitabile in forza delle leggi fisico e chimiche esistenti in natura. Anche in questo caso l’ingegno dell’uomo ha prodotto i risultati sperati, mettendo a punto una particolare lavorazione di finissaggio del ferro che va sotto il nome di zincatura.
Esistono due tipi di zincatura: quella galvanica e la zincatura a caldo.
Il procedimento più diffuso e forse quello che consente una maggior protezione, è la zincatura a caldo, che consiste nell’immersione della struttura in ferro in un bagno di zinco fuso alla temperatura di circa 450 gradi. Ovviamente, prima di procedere all’immersione nello zinco caldo, la struttura subisce tre bagni che hanno lo scopo di sgrassare, liberare il ferro dalla calamina residuata dai processi di trafilatura e di laminazione, di operare il decapaggio e l’eliminazione dai residui di acido cloridrico e predisporre così il flussaggio, mediante immersione in soluzione acquosa di sali di zinco e di ammonio. Questo permette la formazione di una pellicola protettiva uniforme, che impedisce le ossidazioni fino al successivo processo di immersione nello zinco caldo a 450 gradi, ottenendo di migliorare anche la razione zinco ferro. Naturalmente tutti i processi di preparazione sono costantemente monitorati, poiché i tempi di immersione sono differenti in relazione alle dimensioni e ai pesi delle strutture.

L’operazione produce un rivestimento di zinco sulla struttura metallica dello spessore di circa 80/100 micron. Calcolando che il processo di corrosione raggiunge al massimo il valore di 0,85 micron/anno, sono evidenti i vantaggi della procedura di zincatura a caldo; oltretutto, oltre alla tenuta nel tempo, dovuta alla lega di ferro/zinco originata dal processo a caldo, le strutture migliorano anche dal punto di vista della durezza e della resistenza meccanica.