La forgiatura è un metodo di lavorazione dei metalli. Si riferisce al processo di applicazione di pressione a un lingotto di metallo mediante attrezzature come martelli e presse, provocandone la deformazione plastica per ottenere la forma, le dimensioni e le proprietà meccaniche desiderate. Questo articolo introduce principalmente i tipi di forgiatura per aiutare i nostri clienti a scegliere il metodo di forgiatura più appropriato.
Classificazione in base alla temperatura di formazione
In base alla temperatura di ricristallizzazione del metallo, la forgiatura può essere classificata in forgiatura a caldo, forgiatura a temperatura intermedia e forgiatura a freddo.
1. Forgiatura a caldo:
La forgiatura a caldo si riferisce alla forgiatura eseguita a temperature superiori alla temperatura di ricristallizzazione del metallo (generalmente 0,6 volte o più al di sopra del punto di fusione). Ad alte temperature, il metallo presenta una buona fluidità e una bassa resistenza alla deformazione. È adatta per la formatura di pezzi di grandi dimensioni o di forma complessa e non produce incrudimento. Gli svantaggi sono una forte ossidazione superficiale e, in genere, una minore precisione dimensionale.
2. Forgiatura a freddo:
La forgiatura a freddo si riferisce alla forgiatura eseguita a temperatura ambiente. Poiché non viene utilizzato il riscaldamento, la qualità della superficie del materiale è buona, la precisione dimensionale è estremamente elevata, le linee di flusso del metallo rimangono intatte e la resistenza aumenta dopo la deformazione. Gli svantaggi sono l'elevata resistenza alla deformazione, la necessità di attrezzature di grande tonnellaggio e la scarsa plasticità del materiale. È adatta per pezzi di piccole e medie dimensioni (come componenti standard e ingranaggi).
3. Forgiatura a caldo
La forgiatura a caldo si riferisce alla forgiatura a temperature intermedie tra la forgiatura a freddo e quella a caldo (tipicamente 0,3-0,5 volte la temperatura di ricristallizzazione). Il suo obiettivo è quello di bilanciare i vantaggi e gli svantaggi della forgiatura a caldo e a freddo. Offre maggiore precisione e minore ossidazione rispetto alla forgiatura a caldo, e minore resistenza alla deformazione e migliore plasticità rispetto alla forgiatura a freddo. Viene spesso utilizzata per acciai ad alta resistenza o per pezzi di forma complessa difficili da realizzare con la forgiatura a freddo. Talvolta funge da fase di pretrattamento per la forgiatura a freddo.
Classificazione mediante metodo di stampaggio e deformazione
In base al modello di flusso del metallo all'interno della cavità dello stampo, la forgiatura può essere classificata in forgiatura a stampo, forgiatura a stampo multidirezionale, forgiatura a stampo cavo e forgiatura a stampo cavo multidirezionale.
1. Forgiatura a stampo
La forgiatura a stampo è il processo in cui lingotti di metallo vengono forzati a fluire all'interno della cavità di uno stampo specifico sotto l'azione di una forza esterna, riempiendo così la cavità dello stampo e assumendo la forma desiderata. A differenza della forgiatura libera, la forgiatura a stampo è più efficiente, dimensionalmente precisa e consente di produrre forme complesse. La forgiatura a stampo tradizionale si basa in genere su un martello o una pressa per il movimento unidirezionale (verso l'alto e verso il basso).
2. Forgiatura multidirezionale
Un processo di stampaggio di precisione che applica pressione al metallo simultaneamente in più direzioni. Lo stampaggio tradizionale prevede un solo movimento verticale, con conseguente formazione di grandi bave in corrispondenza della linea di separazione. Lo stampaggio multidirezionale utilizza più punzoni per estrudere il metallo contemporaneamente da diverse direzioni (come orizzontale e verticale), garantendo un riempimento efficace della cavità.
Vantaggi:
- Elimina le sbavature trasversali, con conseguente elevato utilizzo del materiale (fino al 90% o più).
- Consente la realizzazione di componenti strutturali integrali complessi con fori laterali, sporgenze laterali o strutture cave interne (come corpi valvola ad alta pressione e raccordi a T).
- Evita successive operazioni di saldatura o taglio.
3. Forgiatura cava
A rigor di termini, non si tratta di una categoria principale a sé stante, bensì di una descrizione del processo per la produzione di componenti specifici. La forgiatura a vuoto viene utilizzata principalmente per produrre alberi lunghi, componenti cilindrici o parti cave con fondo rialzato. Combina estrusione e forgiatura, utilizzando un punzone per perforare e allungare il lingotto, provocando il flusso assiale del metallo e riducendone lo spessore delle pareti. Le applicazioni tipiche includono involucri per proiettili di artiglieria, bombole di gas ad alta pressione e serbatoi di carburante per razzi.
4. Forgiatura cava multidirezionale
Si tratta di una combinazione avanzata di tecnologie di forgiatura multidirezionale e forgiatura cava, che rappresenta la forma più elevata di forgiatura di precisione.
Grazie al movimento coordinato di più punzoni (sia in direzione verticale che orizzontale), è in grado di formare simultaneamente complesse parti strutturali cave, creando al contempo fori laterali, flange o canali di flusso interni.
Per componenti con cavità interne complesse, aperture laterali e che richiedono una progettazione senza saldature (come giunti aerospaziali complessi e tubi common rail ad alta pressione), i processi tradizionali faticano a ottenere una formatura in un'unica fase, mentre la tecnologia "multidirezionale + cava" può raggiungere una formatura quasi definitiva, migliorando significativamente la resistenza e l'affidabilità dei componenti.
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