Pubblicato:

11 Ottobre 2023

Aggiornato:

11 Ottobre 2023

Tecniche di Trattamento Termico per Migliorare le Proprietà dei Metalli

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Indice

    Tecniche di Trattamento Termico per Migliorare le Proprietà dei Metalli

    Introduzione:Le tecniche di trattamento termico rappresentano un’importante tecnologia utilizzata⁣ per migliorare†le†proprietà meccaniche ⁣e ⁢fisiche dei‌ metalli. Grazie alla loro versatilità‌ e applicabilità su una vasta ​gamma di materiali, queste metodologie sono ⁢ampiamente impiegate in diversi​ settori industriali. Dallo scopo di aumentare â€la resistenza alla corrosione e all’usura, ad ⁢altre finalità specifiche come ottenere⁢ una maggiore ‌durezza o ‌migliorare†la ⁤lavorabilità dei metalli, ⁣il trattamento termico â€può apportare significativi benefici alle proprietà ​di un materiale,‌ permettendo ⁣di adattarlo ⁢alle esigenze pratiche richieste. Questo articolo⁤ fornirà una panoramica esauriente ⁣delle principali†tecniche di trattamento termico ⁣utilizzate per ottimizzare ​le‌ caratteristiche dei metalli, fornendo ⁤una ⁤guida ⁢pratica e ⁢informazioni approfondite sulla ‌selezione, ‌l’applicazione â€e gli†effetti di queste​ metodologie di trattamento.

    1. ⁣L’importanza â€delle tecniche di trattamento termico nell’ottimizzazione delle proprietà dei metalli

    Le tecniche di trattamento termico giocano un ‌ruolo fondamentale nell’ottimizzazione delle proprietà dei metalli. Queste†procedure consentono di⁤ modificare le caratteristiche dei materiali metallici attraverso⁤ cicli di⁤ riscaldamento, mantenimento‌ a⁢ temperatura controllata e successivo raffreddamento. ‌L’obiettivo principale ⁤di tali trattamenti è quello di migliorare la resistenza meccanica, ​la durezza, la⁢ duttilità e⁤ la resistenza alla corrosione ⁣dei metalli. Sono particolarmente utili nella produzione di ⁢componenti che richiedono ⁣elevate prestazioni, come parti di motori,​ molle e ⁣alberi di trasmissione.Le tecniche di trattamento termico più comuni includono il⁤ rinvenimento, l’indurimento ⁤per tempra,†la tempra⁤ e il ricottura. Nel ⁤rinvenimento, il materiale⁣ viene⁣ riscaldato a ‌una temperatura inferiore al punto di fusione per ‌ridurre le ⁤tensioni interne e migliorare la resistenza e la duttilità. L’indurimento per tempra, d’altro canto, coinvolge una rapida immersione del materiale riscaldato ⁤in un mezzo​ di raffreddamento per ottenere un’alta durezza superficiale e una maggiore resistenza⁣ meccanica.La tempra, invece, implica l’immersione‌ del materiale preriscaldato in un mezzo di raffreddamento con l’obiettivo di ottenere ⁤una⁤ durezza uniforme⁢ per tutta la sezione dell’oggetto. Infine, la†ricottura è una tecnica di trattamento termico che prevede il ⁣riscaldamento del materiale†a una temperatura elevata, seguito da un raffreddamento lento. Questo processo riduce le tensioni interne e aumenta​ la duttilità del metallo.

    2. Il processo di tempra:⁢ una⁤ strategia ⁣efficace per aumentare la durezza dei metalli

    Il â€processo di tempra è una tecnica ‌notevolmente efficace per‌ aumentare la ‌durezza dei metalli e migliorarne le â€proprietà meccaniche. Questo ‌trattamento termico avviene ​mediante il â€riscaldamento ‌del⁢ materiale a⁣ una temperatura critica ⁢seguito da un rapido raffreddamento. Durante tale processo, avvengono importanti ‌cambiamenti nella struttura interna del metallo che conferiscono†maggiore resistenza e durezza.Per raggiungere la†massima efficacia, la ⁢tempra richiede⁢ una sequenza di⁣ operazioni precise e ‌controllate. Di seguito, vi presentiamo ⁤le fasi chiave di questa strategia:

    • Riscaldamento: Il metallo viene portato a una temperatura critica superiore alla sua temperatura di ⁢ricristallizzazione. Questo processo â€consente la ⁢dissoluzione degli atomi e la⁤ creazione ​di una struttura più omogenea. â€La temperatura e il⁣ tempo ⁤di tenuta â€devono essere attentamente controllati per evitare deformazioni indesiderate o la formazione di nuove fasi.
    • Raffreddamento rapido: Dopo‌ aver raggiunto la temperatura di tempra,‌ il materiale⁤ viene rapidamente raffreddato. Questo avviene tipicamente tramite​ immersione nel ⁢liquido di tempra, come l’olio⁢ o​ l’acqua. ⁣L’obiettivo​ è ‌quello ⁤di ottenere un ⁣raffreddamento ⁤così⁤ veloce ‌da impedire la ricristallizzazione e preservare la nuova struttura del metallo.
    • Temperatura ‌di ⁢rinvenimento: A seguito della ‌tempra, il materiale può risultare estremamente⁢ duro e fragile. Per ​ridurre la⁤ fragilità e migliorare la​ tenacità, il ⁣metallo viene sottoposto a un processo di rinvenimento ⁤a una⁣ temperatura​ inferiore. Questo permette una leggera⁤ riduzione della durezza senza compromettere​ significativamente le⁢ proprietà meccaniche.

    La ⁢tempra è ⁢ampiamente utilizzata nell’industria metallurgica per migliorare la resistenza meccanica di numerosi componenti, come ingranaggi, utensili da taglio ​e parti ⁣strutturali.⁤ La corretta†applicazione di ⁢questo trattamento termico richiede competenza tecnica‌ e ​la conoscenza delle proprietà specifiche del materiale trattato. Un processo di tempra ben eseguito â€può portare a notevoli miglioramenti delle⁢ prestazioni e‌ della longevità dei componenti metallici, ⁣soddisfacendo⁣ le rigorose ‌esigenze industriali.

    3.⁣ L’effetto del rinvenimento sulla resistenza e la tenacità dei materiali metallici

    è un aspetto fondamentale nel campo dell’ingegneria dei materiali. Il processo del rinvenimento è utilizzato per migliorare le proprietà meccaniche di un materiale metallico, consentendo di ottenere⁣ elevate resistenza e tenacità. Vediamo‌ nel dettaglio quali sono‌ gli effetti di ⁣questo trattamento termico.1. Aumento della resistenza: Durante il rinvenimento, il materiale metallico subisce‌ una ricristallizzazione parziale​ o totale​ dei ⁢suoi grani. Questa riorganizzazione microstrutturale ‌porta ad un miglioramento delle caratteristiche meccaniche, in particolare ‌della⁤ resistenza. I grani ricristallizzati sono più ⁢uniformi e compatti, riducendo le possibilità â€di formazione ​di fessurazioni o â€microfratture. L’aumento della ⁢resistenza è una proprietà essenziale​ per‌ i materiali metallici utilizzati in applicazioni â€ad alta sollecitazione,​ come ad esempio nelle costruzioni meccaniche o nell’industria aerospaziale.2. ⁤Miglioramento della tenacità: Il rinvenimento contribuisce anche ad aumentare la tenacità di†un materiale​ metallico. La tenacità‌ rappresenta la capacità di un ​materiale di assorbire ⁤energia prima della rottura. Durante questo​ trattamento termico, si verifica una redistribuzione⁢ delle impurità e⁤ dei difetti presenti nel materiale, che tende⁣ a ridurne la ⁢concentrazione ‌alle⁢ estremità delle fratture. Di conseguenza, la tenacità migliora, rendendo il materiale metallico più resistente alla propagazione delle fratture e alla rottura improvvisa.3. Riduzione della fragilità: Uno degli⁢ effetti più ⁤significativi del rinvenimento è la riduzione della​ fragilità dei materiali metallici. I processi di rinvenimento hanno il potenziale di eliminare tensioni⁤ residue e ⁤difetti interni che possono contribuire â€alla fragilità di⁤ un materiale.⁣ La rigenerazione dei grani, insieme alla â€redistribuzione delle impurità, contribuisce ad â€aumentare la duttilità â€del ⁣materiale, rendendolo meno suscettibile alla rottura in modo improvviso.4. ⁤Stabilizzazione delle proprietà meccaniche: Infine, il​ rinvenimento permette​ di†ottenere una maggiore stabilità delle ​proprietà ​meccaniche del†materiale metallico nel tempo. Grazie a questo trattamento termico, il ‌materiale subisce un processo di rilassamento delle tensioni ‌interne, evitando così fenomeni di deformazione â€o â€variazione delle proprietà durante l’uso⁢ a⁣ lungo termine. La stabilità delle proprietà meccaniche è fondamentale per garantire una â€lunga durata‌ e affidabilità alle strutture o componenti realizzate â€con ⁤materiali metallici.In conclusione, ⁤il rinvenimento ​rappresenta un processo termico⁢ cruciale per migliorare la resistenza, tenacità e durabilità⁤ dei â€materiali metallici.†Questo ‌trattamento permette di ottenere⁤ microstrutture più omogenee, riducendo al minimo⁤ la formazione di difetti†e aumentando la ⁤capacità di assorbire energia prima della ⁢rottura. La conoscenza†degli effetti ​del rinvenimento ‌è essenziale per gli ingegneri dei materiali al‌ fine di​ selezionare e progettare materiali metallici adatti alle ​specifiche applicazioni industriali.

    4. La normalizzazione â€come ‌metodo per ridurre le tensioni e migliorare‌ l’omogeneità dei metalli

    La normalizzazione è un processo termico utilizzato†nell’industria metallurgica per ridurre⁢ le tensioni interne presenti nei metalli ​e migliorarne†l’omogeneità strutturale. Durante la lavorazione â€dei metalli, come il laminatoio a ⁢caldo o‌ la forgiatura, si generano tensioni indesiderate che possono compromettere la resistenza e ‌la durabilità dei materiali.⁣ La normalizzazione agisce come un trattamento termico mirato a eliminare‌ tali tensioni e ottenere ⁣una struttura più uniforme.Il processo⁣ di normalizzazione⁢ prevede il riscaldamento⁤ del metallo a una temperatura superiore ​al suo punto di ​ricottura critico,⁤ seguito da un ​rapido⁤ raffreddamento in aria o in acqua. Questo raffreddamento controllato permette la ⁣trasformazione della struttura amorfa ‌del⁢ metallo in ⁣una struttura​ cristallina più stabile. Inoltre, la normalizzazione ⁣favorisce la rimozione delle impurità⁣ e ‌delle‌ inclusioni presenti â€nel materiale,​ garantendo una maggiore ⁣purezza â€e resistenza meccanica.I principali vantaggi della normalizzazione ‌sono‌ la riduzione delle tensioni residue, la migliorata lavorabilità del metallo⁤ e ​un aumento della sua resistenza meccanica. Eliminando le tensioni interne, si‌ previene l’insorgere ⁤di fenomeni ⁢di ⁣distorsione o rottura del materiale durante la lavorazione successiva. Inoltre, la normalizzazione favorisce la rifinitura‌ della ‌superficie metallica, eliminando⁤ eventuali asperità o porosità presenti.La⁣ normalizzazione trova applicazione in ⁣diversi settori industriali, come l’automotive, l’aeronautica⁣ e la produzione di utensili. I​ materiali â€che beneficiano maggiormente di questo trattamento termico⁢ sono gli acciai al carbonio e legati, che possono presentare una struttura⁤ disomogenea ‌a seguito dei processi†di ⁤forgiatura o laminazione. La normalizzazione⁤ permette di ottenere una struttura uniforme e omogenea, ⁤garantendo la massima resistenza e affidabilità del materiale.

    5. Migliorare la resistenza all’usura â€attraverso la cementazione dei metalli

    Migliorare la​ resistenza all’usura dei​ metalli†è un obiettivo fondamentale nell’industria moderna. Una⁤ delle tecniche più efficaci†per raggiungere questo obiettivo â€è ⁤la cementazione dei metalli.⁢ La ⁣cementazione è un⁤ processo termochimico che consente di ottenere uno strato ⁢superficiale di elevata durezza​ e resistenza, ‌mantenendo una struttura​ di base duttile.Per ottenere una resistenza ‌all’usura superiore, ⁣la prima fase della cementazione coinvolge la diffusione degli⁣ atomi di carbonio nella superficie del ⁤metallo di base. Questo viene fatto immergendo il metallo in una miscela di carbonio solido, come la polvere di carbone,⁢ e una sostanza che fornisce carbonio‌ attivo, come il‌ cianuro di sodio.​ L’oggetto⁢ viene quindi riscaldato a temperature elevate (700-950 °C) per†un periodo di tempo specifico per​ consentire ai carboni​ di diffondersi nella matrice metallica.Un altro aspetto importante ⁣della⁢ cementazione è il⁣ trattamento termico successivo. Una volta che il carbonio è ​diffuso nella⁣ superficie​ del metallo, l’oggetto viene riscaldato ad una temperatura più elevata (900-1000 °C) e successivamente raffreddato gradualmente. Questo ‌processo, chiamato tempra, indurisce la superficie cementata e ne aumenta la resistenza​ all’usura.I metalli cementati possono presentare uno strato cementato molto sottile (dell’ordine di 0,1⁤ – ⁤0,5⁣ mm)​ o†più spesso, ⁣a⁢ seconda ‌del tempo​ e della⁢ temperatura⁣ di trattamento. Questa tecnica offre numerosi⁤ vantaggi, tra cui la possibilità di cementare solo le parti specifiche dell’oggetto, ​preservandone la restante struttura meno ⁢rigida. Inoltre, la cementazione ⁢può essere⁢ applicata a ​una vasta gamma di ⁢metalli, come l’acciaio legato e l’acciaio â€inossidabile, migliorando la loro resistenza all’usura e prolungandone la durata nel tempo.

    6. L’importanza del processo â€di‌ tempra superficiale nel​ migliorare la resistenza alla corrosione dei metalli

    La tempra superficiale è un processo essenziale per​ migliorare la ‌resistenza alla corrosione dei ‌metalli. Questa tecnica, comunemente utilizzata​ nell’industria manifatturiera, mira a formare uno⁢ strato esterno†duro ‌e resistente che ​protegge il metallo sottostante dagli agenti corrosivi presenti nell’ambiente.Per ‌ottenere ⁣un’efficace tempra superficiale, è fondamentale seguire â€un rigoroso protocollo di ​trattamenti termici. Questo ⁢processo prevede l’applicazione di una lega metallica sui materiali di base, ​che verrà successivamente indurita mediante riscaldamento e raffreddamento controllati. ‌L’uso di​ una lega appropriata â€garantisce†una protezione ottimale ⁣contro la†corrosione, mentre i trattamenti termici corretti conferiscono al‌ metallo una maggiore â€durezza e†resistenza meccanica.Uno degli aspetti⁣ più importanti della tempra superficiale è ⁣l’accurata ⁣preparazione della superficie del metallo. Prima dell’applicazione ⁤della ​lega, è ‌necessario rimuovere ogni traccia ⁣di sporco, grasso e ossido â€mediante un processo di pulitura e decapaggio.†Solo ​in questo modo sarà possibile garantire una completa adesione​ tra la lega ​e il ⁤metallo sottostante, evitando ⁤qualsiasi tipo di difetto o⁣ corrosione prematura.La tempra superficiale offre ​numerosi vantaggi rispetto⁣ ad altri ⁢metodi di protezione ‌anticorrosiva. Innanzitutto, permette ‌di aumentare significativamente la durata utile dei⁣ metalli,⁢ riducendo la necessità di sostituzioni frequenti. Inoltre, garantisce ‌una protezione ⁣uniforme su tutta la superficie del materiale,​ sia⁢ all’esterno che ⁢all’interno di complessi â€sistemi strutturali.⁢ Infine,​ la†tempra ⁤superficiale può essere applicata su una vasta gamma di metalli, tra cui ‌acciaio, alluminio, titanio e leghe speciali,​ rendendola⁣ una soluzione versatile â€ed efficiente per molteplici applicazioni industriali.

    Q&A

    Q: Quali sono le⁣ tecniche di trattamento termico utilizzate per migliorare le proprietà dei metalli?R: Le†tecniche â€di⁤ trattamento termico utilizzate per migliorare le ⁢proprietà dei metalli includono la tempra, il rinvenimento e la normalizzazione.Q:†Qual è lo⁣ scopo del trattamento⁤ termico dei⁢ metalli?R: Lo ⁢scopo del trattamento termico dei metalli è quello di⁤ migliorare le proprietà meccaniche del⁤ materiale, come la durezza, la resistenza, la tenacità e la resistenza all’usura.Q: â€Cosa significa tempra?R: La tempra è una⁢ tecnica di trattamento termico che coinvolge il riscaldamento del⁢ metallo ‌a una temperatura elevata seguita da un rapido raffreddamento in acqua o olio.⁣ Questo processo conferisce â€al†metallo‌ una maggiore ​durezza ⁣e resistenza, ma a costo ⁣di una maggiore fragilità.Q: Che cosa si⁤ intende per ‌rinvenimento?R:†Il rinvenimento è ​un processo di trattamento ⁤termico che segue la tempra. ⁢Il metallo temprato â€viene riscaldato a una temperatura inferiore rispetto†a ‌quella⁣ della tempra e⁣ poi raffreddato lentamente. ⁤Questo ⁣processo â€riduce la fragilità del metallo temprato e aumenta la sua ⁢duttilità e tenacità.Q: In cosa consiste⁢ la normalizzazione?R: La normalizzazione è una tecnica ⁢di ​trattamento termico che ​prevede ⁤il riscaldamento del metallo ‌a una temperatura superiore ​a quella di tempra, seguita da⁤ un raffreddamento all’aria. ​Questo processo è usato per migliorare⁤ la microstruttura del metallo⁢ e garantire una distribuzione uniforme dei​ grani, il ⁢che porta ad un⁢ miglioramento della durezza​ e della resistenza.Q: ⁤Quali sono i ⁤vantaggi â€del trattamento termico dei metalli?R: I ​vantaggi del trattamento termico dei​ metalli includono un miglioramento delle ⁤proprietà ⁣meccaniche come ⁤la durezza, la ​resistenza e la ⁣tenacità, nonché un aumento della resistenza all’usura e alla corrosione.⁢ Inoltre, il trattamento termico può anche ridurre lo stress interno nel metallo e migliorare â€la sua ⁢lavorabilità.Q: Quali sono ​i principali‌ settori in cui vengono utilizzate le tecniche di trattamento termico per ‌i metalli?R: Le tecniche di trattamento termico per ‌i metalli ⁣sono†ampiamente​ utilizzate⁣ in settori come l’industria automobilistica,​ l’aeronautica, la produzione di utensili, l’industria ​petrolifera†e ⁤gas, l’ingegneria ⁣meccanica e molte‌ altre.Q: Quali⁢ sono â€i fattori da considerare nella scelta della tecnica di trattamento termico più adatta‌ per un determinato metallo?R: Nella scelta ⁤della tecnica di ⁤trattamento termico più adatta per un ⁢determinato metallo, è necessario considerare la composizione chimica del metallo, le sue ⁢caratteristiche ⁤strutturali, le proprietà desiderate e⁢ i​ requisiti di‌ applicazione. È inoltre importante prendere in considerazione le⁣ limitazioni del processo, come le possibili alterazioni dimensionali, variazioni di​ durezza e il rischio ​di deformazione del ⁣materiale.

    Key Takeaways

    In‌ conclusione, le tecniche di trattamento termico ‌rappresentano una⁢ solida metodologia per migliorare le proprietà dei metalli, ⁢fornendo una gamma infinita di opzioni per adattare le caratteristiche ‌dei materiali alle specifiche necessità ​applicative. Questo articolo ha gettato luce sulle principali tecniche di trattamento⁤ termico utilizzate†nell’industria dei metalli, offrendo una panoramica ⁢su ⁣come ciascuna di ⁤esse possa influenzare la microstruttura e le proprietà ⁢meccaniche dei‌ materiali.Il riscaldamento controllato, il raffreddamento accelerato‌ e la tempra sono†alcune delle tecniche ​più comunemente adottate, permettendo di ottenere giuste combinazioni di durezza, resistenza e duttilità nei metalli. ​I trattamenti termici si rivelano pertanto strumenti indispensabili per garantire elevate prestazioni, sicurezza ed affidabilità ‌in applicazioni che richiedono materiali di​ elevata qualità.È importante sottolineare‌ la†necessità di un’adeguata progettazione e un attento controllo dei processi di trattamento termico, in​ quanto anche piccole variazioni delle condizioni‌ operative possono influire significativamente sulle caratteristiche finali dei metalli. L’utilizzo di⁤ tecnologie innovative, quali la simulazione‌ numerica ‌e l’analisi ⁢termica, contribuisce a ottimizzare la qualità dei trattamenti termici, garantendo â€l’efficacia e ⁢la ripetibilità†dei risultati ottenuti.Infine, il continuo sviluppo delle tecniche di trattamento termico rappresenta ​una⁢ sfida per l’industria metallurgica, ⁤al fine di soddisfare⁢ le crescenti esigenze di materiali sempre più performanti. ⁣La ricerca e ​lo studio delle microstrutture dei metalli,‌ insieme alla comprensione delle interazioni tra le diverse â€fasi dei trattamenti termici, consentono di ottenere ⁣prestazioni straordinarie e di aprire⁤ nuove frontiere nel campo delle applicazioni industriali.In ‌conclusione, le â€tecniche di trattamento termico costituiscono ​un’importante ⁤risorsa per migliorare le proprietà dei ​metalli, conferendo loro un valore ineguagliabile in termini di resistenza, durezza e durata. I ⁢principi e i concetti presentati in questo articolo forniscono​ una base solida per comprendere e applicare queste metodologie, alimentando così il progresso e l’innovazione nel campo dell’ingegneria⁣ dei‌ metalli.

    Aggiornamento del 25-07-2025

    Metodi Pratici di Applicazione

    Nella pratica industriale, le tecniche di trattamento termico vengono applicate in vari modi per ottenere specifici risultati. Ecco alcuni esempi concreti:

    1. Trattamento Termico di Componenti Automobilistici

    • Tempra: Utilizzata per indurire le parti di motori, come ad esempio gli ingranaggi e gli alberi di trasmissione, aumentando così la loro resistenza all’usura.
    • Rinvenimento: Applicato per migliorare la tenacità e ridurre la fragilità delle molle e delle sospensioni, garantendo una maggiore durata e sicurezza.

    2. Miglioramento della Resistenza alla Corrosione

    • Cementazione: Utilizzata per migliorare la resistenza all’usura e alla corrosione di componenti come alberi, ingranaggi e perni, particolarmente in ambienti chimicamente aggressivi.

    3. Trattamenti Termici nell’Industria Aeronautica

    • Normalizzazione: Utilizzata per migliorare l’omogeneità e ridurre le tensioni interne nei materiali utilizzati per le strutture degli aerei, garantendo elevate prestazioni e sicurezza.

    4. Applicazioni nella Produzione di Utensili

    • Tempra Superficiale: Utilizzata per indurire la superficie di utensili da taglio e da lavoro, aumentando la loro durezza e resistenza all’usura senza compromettere la duttilità del materiale di base.

    5. Trattamenti Termici per Materiali Speciali

    • Rinvenimento a Bassa Temperatura: Utilizzato per migliorare la tenacità di materiali ad alta resistenza senza ridurre significativamente la loro durezza, come nel caso di alcuni acciai inossidabili.

    Esempi di Cicli di Trattamento Termico

    • Ciclo di Tempra e Rinvenimento per Acciai:

      • Riscaldamento a 850°C per 1 ora.
      • Tempra in olio.
      • Rinvenimento a 200°C per 2 ore.

    • Ciclo di Normalizzazione per Leghe di Alluminio:

      • Riscaldamento a 530°C per 2 ore.
      • Raffreddamento in aria.

    Considerazioni Finali

    L’applicazione pratica delle tecniche di trattamento termico richiede una profonda comprensione delle proprietà dei materiali e delle esigenze specifiche delle applicazioni. La scelta del trattamento termico appropriato può notevolmente influenzare le prestazioni, la durata e la sicurezza dei componenti e delle strutture. Pertanto, è fondamentale affidarsi a professionisti esperti e tecnologie avanzate per ottimizzare i processi di trattamento termico.

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    Il sollevatore modulare per capriate del tetto offerto da Britlift è progettato per essere facilmente adattabile alle diverse dimensioni e forme delle capriate. Questo strumento è particolarmente utile nei cantieri edili per sollevare e posizionare le capriate del tetto in modo sicuro e preciso. Il sollevatore modulare di Britlift è dotato di un sistema di…