FORGIATURA CONTRO FUSIONE

Forgiatura

La forgiatura è un processo di deformazione in cui una billetta o una preforma viene manipolata (battuta, schiacciata, martellata, ecc.) e modellata sotto pressione.

Molti metalli possono essere forgiati, inclusi acciaio al carbonio, acciaio inossidabile e leghe di acciaio, sebbene le differenze nella composizione e nelle proprietà influenzeranno il processo di forgiatura utilizzato. Esistono molti processi di forgiatura, inclusi, ma non limitati a, forgiatura a caldo, forgiatura a freddo, forgiatura a caldo, forgiatura con stampi a impressione e forgiatura a pressa. Puoi visualizzare il post del nostro blogQuiper saperne di più sui vari metodi di forgiatura.

Indipendentemente dal particolare metodo utilizzato, la forgiatura non aggiunge né rimuove materiale, quindi la forma risultante ha lo stesso peso e volume della billetta finché la parte non viene tagliata dal piatto.

Vantaggi della forgiatura

Uno dei maggiori vantaggi della forgiatura è il suo effetto sulla struttura della lega. Tutti i metalli sono composti da grani e il modo in cui si incastrano è un fattore significativo per la loro resistenza e duttilità. Manipolazione di un pezzo grezzo di metallo mediante forgiaturaallunga questi grani in direzioni perpendicolari al punto da cui viene applicata la forza. Ciò aumenta la forza, a volte in modo drammatico, rispetto al suo stato originale.

Un secondo vantaggio della deformazione è una drastica riduzione dei difetti interni come la porosità e la segmentazione della lega.

Altri vantaggi della forgiatura includono:

• Velocità:La forgiatura è rapida rispetto alla fusione (soprattutto per ordini di grandi volumi), anche quando i pezzi grezzi necessitano di preriscaldamento.
• Tasso di scarto basso:Una volta sviluppate le attrezzature, ogni parte forgiata è identica, senza nessuno dei difetti tipici di una fusione.
• Proprietà coerenti:Le proprietà meccaniche sono più costanti dopo il trattamento termico rispetto a quanto avviene per le parti fuse o lavorate dal pieno.

Sfide di forgiatura

La forgiatura non è priva di limiti. Ci sono due vincoli principali:

• Limiti di dimensione: La forgiatura presenta alcune limitazioni di peso e lunghezza, che variano in base all'attrezzatura utilizzata durante il processo. In generale, il processo di forgiatura non può produrre componenti molto grandi come la fusione.
• Vincoli materiali:Sebbene la maggior parte dei metalli possa essere forgiata, il tipo di processo di riscaldamento utilizzato per i grezzi può impedire la forgiatura di alcune leghe.

Colata

La fusione avviene quando il metallo viene fuso, versato in una cavità sagomata come il componente finale e lasciato solidificare. Le cavità possono essere prodotte come stampi consumabili utilizzati una volta o come stampi permanenti. La fusione in sabbia e a cera persa sono processi di fusione in stampi consumabili, mentre la fusione in gravità e pressofusione utilizzano stampi permanenti. Gli stampi necessitano di canali affinché il metallo possa fluire nella cavità del pezzo e di “montanti” che fungono da serbatoi mentre il metallo si contrae durante il raffreddamento.

Le cavità interne vengono create con anime; le anime vengono posizionate nello stampo prima che il metallo venga colato. Dopo che il metallo si è solidificato, la cavità viene rotta quando il componente finale viene rilasciato dallo stampo.

Tutti i tipi di fusione producono parti dalla forma quasi perfetta, sebbene il livello di dettaglio riprodotto e la quantità di metallo da rimuovere dipendano dal processo utilizzato. La fusione in sabbia è la meno precisa, mentre la fusione a cera persa, in particolare, è capace di dettagli fini e finiture superficiali lisce.

Qualsiasi metallo può essere fuso, ma l'ossidazione può essere un problema. Questo problema viene risolto attraverso la fusione e il versamento sotto vuoto, che aumentano la complessità delle attrezzature necessarie.

Vantaggi del casting

I processi di fusione hanno molta versatilità. I principali vantaggi sono:

• Capacità dei materiali:La fusione funziona con tutti i tipi di metallo, anche se alcuni necessitano di precauzioni contro l'ossidazione.
• Costi di attrezzaggio inferiori:I metodi con stampi consumabili, in particolare la fusione in sabbia, hanno bassi costi di attrezzatura, rendendoli economici per piccoli ordini.
• Capacità di dimensione: La fusione può essere utilizzata per creare parti molto grandi. Sono possibili fusioni del peso di migliaia, anche decine di migliaia di libbre.
• Può riprodurre geometrie complesse:La fusione a cera persa è particolarmente indicata a questo riguardo poiché non necessita di angoli di sformo.

Sfide di lancio

Esistono molte situazioni e tipologie di pezzi per i quali la fusione non è ottimale.

Problemi particolari includono:

• Tempi di consegna:La fusione ha tempi di consegna più lunghi a causa della necessità di produrre e provare le attrezzature (soprattutto con la fusione a cera persa e in stampo permanente).
• Tempi di produzione più lunghi:Il processo è complesso e richiede molto tempo, soprattutto per i processi con stampi consumabili.
• Porosità:La porosità è generalmente inevitabile nelle fusioni, con conseguenti difetti interni che indeboliscono la parte.
• Inclusioni e ossidi:Inclusioni e ossidi nel metallo fuso determinano difetti nel pezzo finale.
• Restringimento:Il ritiro durante la solidificazione può causare fessurazioni.
• Scarso utilizzo del materiale : Solitamente vi è più spreco di materiale nella fusione che nella forgiatura. Il materiale del corridore e del montante a volte può essere recuperato a scapito del riscaldamento aggiuntivo.

Come scegliere il metodo migliore

La selezione di un processo di formatura dei metalli richiede una valutazione dell'applicazione.

1. Che tipo di materiale è richiesto per la tua applicazione?
2. Quanto è complessa la geometria della parte?
3. Di quanti componenti hai bisogno?
4. Quali proprietà meccaniche sono richieste nel componente finale?
5. Qual è il tuo badget?
6. È necessaria una finitura superficiale specifica?

La forgiatura è generalmente più economica, meno dispendiosa e più veloce della fusione, produce componenti più resistenti ed è ottima per ordini di piccoli e grandi volumi. I pezzi forgiati sono generalmente preferiti per applicazioni che richiedono un'elevata resistenza all'usura o componenti che dovrebbero funzionare bene in ambienti stressanti. Tuttavia, la forgiatura potrebbe non essere la soluzione migliore per componenti estremamente grandi e complessi o se l'applicazione richiede l'utilizzo di un materiale che non può essere forgiato.

Le applicazioni generali per le parti forgiate includono componenti automobilistici come bielle e alberi a gomiti, parti di trasmissione di potenza come ruote dentate e pignoni e parti per applicazioni marine, di difesa, forestali e minerarie.

In confronto, i processi di fusione, in particolare la fusione a cera persa, sono ideali per produrre parti leggere, complesse, a pareti sottili con finitura superficiale eccezionale e componenti più pesanti che pesano oltre 100 libbre. Ma i difetti sono più comuni nelle fusioni che nella forgiatura e il processo di creazione degli utensili generalmente richiede più tempo per essere completato.

I processi di fusione sono comunemente utilizzati per produrre blocchi motore, pistoni, tubi, valvole e altri componenti per applicazioni aerospaziali, automobilistiche e industriali.