Forgiatura

La forgiatura può migliorare le proprietà meccaniche delle parti metalliche e la soluzione di formatura dei metalli viene utilizzata su parti critiche a causa della loro affidabilità per applicazioni critiche e altamente sollecitate. Il processo di forgiatura può generare rapidamente la geometria del prodotto finale, solitamente con uno o pochi colpi di martello. Ha due tipi: la forgiatura a freddo comprime il metallo a temperatura ambiente, mentre la forgiatura a caldo richiede un livello di temperatura molto elevato e la forgiatura a caldo può produrre forme più complicate rispetto alla forgiatura a freddo.

 

Descrizione

 

La forgiatura può migliorare le proprietà del metallo, tra cui struttura, conduttività e longevità, ed è spesso classificata in base alla temperatura alla quale viene eseguita. Il processo di produzione consiste nel martellare, pressare o arrotolare il metallo per dargli la forma mediante attrezzature come martello, pressa o matrice. La forgiatura può modificare il flusso del metallo e la struttura della grana del materiale, pertanto le parti metalliche forgiate hanno resistenza e tenacità eccezionali per applicazioni critiche e altamente sollecitate.

 

Tipi di forgiatura

 

La forgiatura dei metalli è un processo di produzione cruciale che prevede la modellatura del pezzo metallico mediante forza di compressione e può produrre componenti resistenti, durevoli e affidabili affinando la struttura dei grani del metallo. I metodi di forgiatura vengono classificati principalmente in base alla temperatura alla quale viene lavorato il metallo e al design degli stampi utilizzati.

 

 

• √Stampaggio a caldo

È il metodo tradizionale in cui il metallo viene riscaldato al di sopra della temperatura di ricristallizzazione, che per l'acciaio può superare i 1.200 gradi. Questa temperatura elevata rende il metallo più malleabile e duttile, permettendogli di modellarlo in geometrie complesse con meno forza. L'elevata temperatura previene l'incrudimento e favorisce la formazione di nuovi grani raffinati, che migliorano la resistenza e la duttilità del materiale. Ha i seguenti vantaggi:

1. 1. Maggiore duttilità, le temperature elevate rendono il materiale più flessibile, semplificando la formazione di parti complesse.
2. 2. Eliminazione dell'incrudimento, i metalli spesso induriscono e diventano fragili mediante forgiatura a freddo, mentre la forgiatura a caldo evita completamente questo problema, rendendola ideale per parti che richiedono un'elevata deformazione plastica.
3. 3. Raffinazione della microstruttura, la struttura del grano è raffinata, portando a proprietà meccaniche migliorate.
4. 4. Forme complesse, questo processo è ideale per creare componenti grandi e complessi grazie all'elevata formabilità del metallo.

Grazie alle caratteristiche di cui sopra, la forgiatura a caldo è ampiamente utilizzata nei settori automobilistico, aerospaziale, petrolifero e del gas e dei macchinari pesanti per produrre componenti critici come alberi a gomiti, bielle, ingranaggi, pale di turbine, elementi di fissaggio e parti strutturali.

 

• √Forgiatura a caldo

La forgiatura a caldo viene eseguita a una temperatura compresa tra la temperatura ambiente e la temperatura di ricristallizzazione del metallo. Per l'acciaio, questo intervallo è tipicamente compreso tra 400 gradi e 950 gradi). Questo metodo funge da via di mezzo tra la forgiatura a caldo e a freddo. La billetta metallica viene riscaldata da riscaldatori a induzione e quindi forgiata in stampi chiusi e questo processo richiede meno forza rispetto alla forgiatura a freddo e offre una precisione migliore rispetto alla forgiatura a caldo. Presenta i seguenti vantaggi:

1. 1. Proprietà bilanciate, può offrire un equilibrio tra l'accuratezza dimensionale della forgiatura a freddo e la facilità di modellatura della forgiatura a caldo. A differenza della forgiatura a caldo, dove il calore estremo può degradare le proprietà del materiale, la forgiatura a caldo bilancia la formabilità con l’integrità meccanica.
2. 2. Carichi ridotti sugli utensili, i carichi sugli utensili e sulla pressa sono inferiori rispetto allo stampaggio a freddo e quindi anche i costi di manutenzione degli utensili sono ridotti. Ciò migliora la qualità della superficie e prolunga la durata degli stampi di forgiatura, riducendo i costi degli utensili.
3. 3. Finitura superficiale migliorata, può risultare in una finitura superficiale più liscia rispetto alla forgiatura a caldo grazie alla riduzione delle incrostazioni e dell'ossidazione.
4. 4. Efficienza energetica: riscaldare il materiale a temperature più basse richiede molta meno energia e significa costi operativi ridotti e un'impronta di carbonio inferiore.

La forgiatura a caldo viene spesso utilizzata per la produzione di parti di precisione come ingranaggi di trasmissione automobilistici, semiassi e altri componenti di macchinari industriali come cuscinetti, flange e componenti strutturali.

 

• √Forgiatura a freddo

I tipi di forgiatura possono essere classificati anche in base al design dello stampo e il design dello stampo gioca un ruolo fondamentale nel processo di forgiatura, determinando la forma e la complessità del prodotto finale.

 

• √La forgiatura a matrice aperta-, nota anche come forgiatura libera, prevede la modellatura di un pezzo tra due matrici piatte o semplicemente sagomate che non racchiudono completamente il metallo. L'operatore manipola il pezzo in lavorazione per ottenere la forma desiderata attraverso ripetuti martellamenti o pressioni. La forgiatura libera non è adatta per la produzione di parti complesse con tolleranze strette e spesso richiede una successiva lavorazione meccanica per ottenere le dimensioni finali.

Questo processo può produrre vari tipi di parti metalliche come pezzi forgiati, parti di martelli e fusioni, nonché parti meccaniche ad alta-resistenza e-durevolezza come alberi a gomiti, bielle e cuscinetti.

 

• √Forgiatura a stampo-chiuso

Si chiama anche forgiatura a impressione-die, questo processo utilizza due matrici che contengono un'impressione pre-tagliata della parte finale. Il pezzo viene posizionato tra questi stampi e viene applicata la pressione, costringendo il metallo a riempire le cavità dello stampo e presenta i seguenti vantaggi:

1. 1. Elevata precisione e coerenza: questo metodo produce parti con tolleranze strette e forme complesse con un elevato grado di ripetibilità.
2. 2. Proprietà meccaniche superiori, crea una struttura a grana raffinata che segue il contorno della parte, garantendo robustezza, duttilità e resistenza alla fatica superiori.
3. 3. Conveniente-, lo svantaggio è che il costo iniziale degli strumenti è elevato, ma è un processo-efficace in termini di costi per grandi cicli di produzione.

La forgiatura-a stampo chiuso è ampiamente utilizzata nel settore automobilistico per componenti quali fusi a snodo, bielle e semiassi, nonché nel settore aerospaziale per componenti strutturali critici.

 

 

• √Forgiatura a rulli

La forgiatura a rulli utilizza due rulli cilindrici o semi- contrapposti con impronte scanalate per modellare una barra o billetta riscaldata. Quando il pezzo passa tra i rulli rotanti, il suo spessore si riduce e la sua lunghezza aumenta. Presenta i seguenti vantaggi:

1. 1. Adatta per parti lunghe, questa soluzione è altamente efficiente per la produzione di parti lunghe e sottili con sezioni trasversali variabili.
2. 2. Eccellente struttura del grano, può produrre una struttura del grano favorevole, con conseguenti proprietà meccaniche superiori.

Questo processo viene spesso utilizzato per produrre componenti per l'industria automobilistica, come assali, molle a balestra e alberi conici, nonché utensili manuali come coltelli.

 

• √Forgiatura sconvolta

La forgiatura rovesciata, nota anche come intestazione, aumenta il diametro di un pezzo comprimendone la lunghezza e questo processo può essere eseguito in più fasi per creare geometrie complesse. Ha le seguenti caratteristiche:

1. 1. Tasso di produzione elevato, è un processo rapido ed efficiente adatto alla produzione di volumi elevati-.
2. 2. Maggiore resistenza, questo processo crea un flusso continuo di grani, che migliora la forza e la resistenza alla fatica della parte.

La forgiatura rovesciata viene comunemente utilizzata per produrre elementi di fissaggio come bulloni e viti, nonché valvole per motori, giunti e bielle per i settori automobilistico, aerospaziale ed edile.

 

Difetti nella misurazione della forgiatura e della prevenzione

 

Il processo di produzione della forgiatura e le attrezzature di produzione sono ottimizzati e ci sono ancora alcuni difetti comuni riscontrati nella produzione di massa. Pertanto, identificarli e affrontarli è fondamentale per garantire la qualità e le prestazioni dei componenti ad alte prestazioni con tolleranze strette per i nostri clienti.

 

• √Crepe, si trovano spesso sulla superficie dei pezzi forgiati, e potrebbero essere legate alle basse temperature o a sollecitazioni eccessive.
• √Giri, si formano durante la piegatura, che è una sottile cucitura nella parte. Spesso è causato da un flusso di materiale insufficiente e da una progettazione inadeguata dello stampo.
• √Chiusure a freddo, questo difetto può creare una cucitura debole che spesso è correlata al calore insufficiente. È un tipo di difetto di sovrapposizione, il che significa un legame o una connessione debole causata da un flusso di materiale improprio.
• √I vuoti, spesso causati da una cattiva progettazione o da tecniche di riscaldamento inadeguate, che spesso portano a gas o aria intrappolati nel metallo durante la forgiatura, influiscono sulla resistenza e sulla durata del pezzo.
• √Bava eccessiva, durante la forgiatura, il materiale fuoriesce dalle cavità dello stampo.
• √Cattiva qualità della superficie come la brunitura, dovuta all'eccessivo attrito durante il processo di forgiatura, i graffi o le rientranze lasciati sulla superficie delle parti.
• √Struttura della grana inadeguata, ciò potrebbe essere causato da una progettazione inadeguata, calore insufficiente, cattiva qualità del materiale, che porta a modelli di grana inadeguati che indeboliscono l'integrità strutturale del metallo.

 

Per verificare questi difetti durante il processo di produzione, di seguito vengono applicate alcune tecniche NDT (test non{0}}distruttivi) molto diffuse:

 

 

 

 

 

Non tutte le forgiature richiedono i controlli NDT sopra indicati e Fabmann può fornire queste soluzioni di test ai fini del controllo qualità. Il nostro ingegnere della qualità può aiutare i nostri clienti a identificare difetti di progettazione o difetti in un prodotto prima che venga prodotto in serie. Il nostro team è impegnato a offrire servizi di alta qualità per parti forgiate in diversi settori, tra cui petrolio e gaselementi di fissaggio PED sherardizzati, petrolchimico, infrastrutture e costruzioni.