Comprensione dei diversi metodi di forgiatura dei metalli

Forgiatura tramite utensileria una fila di stampi/attrezzamenti che verrà utilizzata per forgiare componenti automobilistici. Le parole "stampo" e "utensileria" sono spesso usate in modo intercambiabile nel settore della forgiatura. Si riferiscono al dispositivo utilizzato per modellare una billetta, un lingotto, una preforma o una barra (solitamente preriscaldata). Quando si confronta la forgiatura in base all'attrezzatura utilizzata, esistono tre metodi principali: matrice per impressione, matrice aperta e anello laminato.

Forgiatura con stampi a impressione

Con la forgiatura con stampi a impronta, il metallo viene schiacciato/compresso tra due stampi personalizzati, ciascuno dei quali presenta profili/cavità (o impronte) pretagliati della forma della parte finale.

Quindi, utilizzando vari tipi di attrezzature, come una pressa meccanica o un maglio, la billetta o la preforma viene compressa mentre subisce la deformazione plastica. In ogni impressione, il pezzo viene forzato nella cavità mentre la bava (metallo in eccesso) fuoriesce nello stampo. Quando il flash si raffredda, nell'impronta si accumula pressione che aiuta a garantire un componente più uniforme. Quindi, la bava viene rimossa manualmente o con matrici di rifilatura.

La forgiatura con stampi a impressione viene utilizzata principalmente per la produzione di componenti forgiati complessi simmetrici e asimmetrici. Questo metodo può anche raggiungere tolleranze più strette rispetto alla forgiatura a stampo aperto.

Forgiatura a stampo aperto

Nella forgiatura a stampo aperto, un pezzo (lingotto, barra, billetta o preforma) viene deformato tra uno stampo a faccia piatta superiore e inferiore e il movimento del pezzo stesso è in gran parte ciò che aiuta a modellare la parte finale.

Oltre alle matrici a faccia piatta e ai martelli (o presse), ci sono altri strumenti che possono essere utilizzati nella forgiatura a stampo aperto, tra cui selle, blocchi, anelli, mandrini e punzoni.

I componenti realizzati mediante stampaggio a stampo aperto sono generalmente di forma semplice (lunghi e rettangolari, piatti e rotondi, ecc.) e possono essere ulteriormente lavorati dopo il processo di forgiatura.

La forgiatura a stampo aperto viene utilizzata per produrre componenti di tutte le dimensioni, ma, quando si tratta di complessità, la forgiatura a stampo a impronta è solitamente il metodo preferito rispetto alla forgiatura a stampo aperto.

Forgiatura di anelli laminati

L'ultimo metodo mediante utensileria è la forgiatura dell'anello laminato. A differenza dello stampo da impressione e dello stampo aperto, il metodo di forgiatura a rullo non utilizza stampi e viene utilizzato per realizzare forme molto specifiche: anelli.

Questo processo di forgiatura può essere utilizzato per realizzare anelli senza saldatura di tutti i tipi e dimensioni. La forgiatura a rulli è preferita alla lavorazione meccanica, al taglio e alla fusione perché può produrre componenti con tolleranze ristrette. Inoltre, la forgiatura elimina la porosità interna, a differenza della fusione, che riduce lo scorrimento viscoso, la fatica e altri problemi.

Nella forgiatura a rulli, il grezzo viene solitamente preformato. La tecnica della preforma utilizzata nella forgiatura a rulli è chiamata punzonatura. Come suggerisce il nome, viene praticato un foro nel calcio, creando una forma a ciambella. Quindi, la preforma viene fatta passare attraverso un laminatoio fino alla produzione del componente finale.

Tutti i tipi di componenti possono essere creati mediante forgiatura a rulli, inclusi cuscinetti del motore, cuscinetti delle ruote, flange e ingranaggi.

Processi di forgiatura in base alla temperatura

I processi di forgiatura dei metalli possono anche essere classificati in base alla temperatura effettiva del pezzo. Temperature diverse influiscono sulla plasticità del metallo, sulla qualità finale del pezzo e possono determinare molte delle proprietà meccaniche finali del componente, tra cui resistenza, duttilità e resistenza agli urti o alla fatica.

Quando si classifica la forgiatura in base alla temperatura, esistono tre metodi principali: caldo, tiepido e freddo.

Stampaggio a caldo

Nella forgiatura a caldo, in genere gli stampi/gli utensili vengono preriscaldati a una temperatura specifica e quindi il pezzo stesso viene riscaldato a una temperatura predeterminata. La temperatura utilizzata nello stampaggio a caldo varia in base alla materia prima utilizzata, al componente che viene prodotto e ad eventuali requisiti applicativi specifici.

Nella forgiatura a caldo, il calore rende il metallo più duttile e la pressione costante degli stampi che comprimono il metallo caldo produce una struttura a grana più raffinata e quindi componenti più resistenti e più duttili.

Forgiatura a caldo

Nella forgiatura a caldo, un pezzo viene riscaldato entro un intervallo specifico: al di sopra della temperatura di incrudimento, ma al di sotto della temperatura di ridimensionamento.

La forgiatura a caldo copre una gamma di prodotti forgiati che non richiedono i costi e le tolleranze strette della forgiatura a freddo o la maggiore resistenza della forgiatura a caldo. La forgiatura a caldo del metallo viene generalmente utilizzata per parti che sono già vicine alla forma finale, come alberi e ingranaggi.

Forgiatura a freddo

Come suggerisce il nome, il processo di forgiatura a freddo viene eseguito a temperature più fredde (dalla temperatura ambiente a poche centinaia di gradi).

La forgiatura a freddo utilizza anche altri processi tra cui piegatura, coniatura, laminazione ed estrusione, a seconda del tipo di componente che viene prodotto. Anche il metallo utilizzato nel processo viene generalmente ricotto o ammorbidito durante il processo di forgiatura e durante questo processo è necessaria una lubrificazione continua per prevenire il calore da attrito.

Sebbene la forgiatura a freddo sia estremamente precisa e spesso richieda un lavoro di finitura minimo o nullo, la forgiatura a caldo è ancora il metodo preferito per forgiature complesse e personalizzate. Inoltre, i componenti forgiati a freddo hanno maggiori probabilità di contenere tensioni residue, che alla fine possono portare a fessurazioni, deformazioni e altri problemi.