Cos'è un processo di forgiatura?
In termini semplici, la forgiatura è un processo di produzione in cui il metallo viene modellato applicando la forza di compressione, in genere attraverso l'uso di un martello, una premi o una stampo. A differenza della fusione, in cui il metallo viene sciolto e versato in uno stampo, la forgiatura funziona con metallo solido che è spesso, ma non sempre, riscaldato per renderlo più malleabile.
Il principio fondamentale della forgiatura è che perfeziona la struttura del grano interno del metallo. L'applicazione della forza interrompe le impurità, chiude gli spazi vuoti (porosità) e allinea il flusso di grano per seguire la forma generale della parte. Ciò si traduce in un prodotto finito eccezionalmente forte, duro e affidabile.
Le fasi fondamentali del processo di forgiatura
Mentre le tecniche specifiche variano, la maggior parte delle operazioni di forgiatura segue questi passaggi generali:
1. Preparazione dello stock: il processo inizia con un pezzo di metallo chiamato "stock" o "billetta", che di solito è una barra o un lingotto tagliato a un volume specifico.
2. Riscaldamento (per forgiatura calda/calda): la billetta viene riscaldata in una fucina o forno a una temperatura specifica in cui diventa duttile ("plastica") ma rimane solido. Questa temperatura varia in base al metallo (ad es. L'acciaio viene spesso riscaldato a circa 2.200 ° F / 1.200 ° C).
3. Formazione: la billetta riscaldata e malleabile viene posizionata su un dado o un'incudine. Viene applicata una forza di compressione immensa:
* I martelli forniscono colpi di impatto per deformare il metallo.
* Le pressioni applicano una pressione graduale e spremuta per modellare il metallo.
4. Finitura (operazioni secondarie): la parte falsa, ora chiamata "forgiatura", può sottoporsi a vari processi secondari come:
* Tagliata: il metallo in eccesso (flash) è tagliato.
* Trattamento termico: la parte viene riscaldata e raffreddata in condizioni controllate per ottenere proprietà desiderate come una maggiore durezza o resistenza.
* La lavorazione: dimensioni e finiture precise sono raggiunte mediante macinazione o fresatura.
* Trattamento di superficie: processi come la colpa o la pittura vengono applicati per la resistenza alla corrosione e l'aspetto.
Tipi chiave di processi di forgiatura
La forgiatura è classificata in base alla temperatura del metallo e al tipo di attrezzatura utilizzata.
1. Per temperatura
FORGAMENTO CALDO: il tipo più comune. Il metallo viene riscaldato al di sopra della sua temperatura di ricristallizzazione. Ciò impedisce l'indurimento della deformazione, consente un cambiamento di forma significativo e richiede meno forza. Produce parti con resistenza superiore ed è ideale per la produzione ad alto volume.
Forgia fredda: il metallo è a forma di temperatura ambiente o vicina. Questo processo aumenta la resistenza del metallo attraverso l'indurimento della deformazione (anche chiamato indurimento del lavoro) e offre un'eccellente finitura superficiale e una precisione dimensionale. Tuttavia, richiede attrezzature più potenti ed è limitato a quanto il metallo può essere deformato. Esempi includono chiodi, bulloni e rivetti.
Forgia calda: condotta al di sotto della temperatura di ricristallizzazione ma al di sopra della temperatura ambiente. Offre un equilibrio tra i vantaggi della forgiatura calda e fredda, fornendo una precisione migliore rispetto alla forgiatura calda e che richiede meno forza rispetto alla forgiatura fredda.
2. Attrezzatura/tecnica
Forging aperto (forgiatura gratuita): il pezzo viene compresso tra due stampi piatti o di forma semplice che non racchiudono il metallo. L'operatore deve riposizionare il pezzo per raggiungere la forma desiderata. È usato per forme grandi e semplici come alberi, anelli e cilindri.
Forgia a cera chiusa (forgiatura da morire di impressione): la billetta riscaldata viene collocata in una coppia di stampi che contengono un'impressione di precisione della forma della parte desiderata. Gli stampi vengono riuniti, costringendo il metallo a riempire le cavità. Ecco come vengono realizzate parti complesse e ad alta precisione come le aste e le chiavi di collegamento. L'eccesso di metallo forma "flash" che viene successivamente tagliato.
Roll forging: una barra rotonda o piatta viene passata attraverso due rotoli appositamente a forma di modalità che riducono gradualmente la sua sezione trasversale e aumentano la sua lunghezza per formare una parte come una molla a foglia o una maniglia dell'ascia.
Applicazioni comuni di parti forgiate
I componenti forgiati sono fondamentali nei settori in cui il fallimento non è un'opzione:
Automotive: alberi da ginnastica, aste di collegamento, ingranaggi, assi
Aerospace: turbine a motore a reazione, componenti del cambio di atterraggio, parti strutturali
Industrial: alberi giganti per turbine, ingranaggi, valvole e raccordi ad alta pressione
Strumenti: chiavi, martelli, pinze e strumenti chirurgici
Militare e difesa: componenti per armi da fuoco, carri armati e missili
In sintesi, la forgiatura è un processo di lavorazione dei metalli fondamentali che trasforma un semplice pezzo di metallo in una componente ad alta resistenza e ad alta integrità applicando strategicamente la forza per migliorare la sua struttura molto interna. È il processo di scelta per rendere le parti metalliche più critiche e pesantemente caricate al mondo.
