La forgiatura è un processo di fabbricazione attraverso il quale un pezzo di metallo solido viene deformato e quindi rimodellato mediante compressione. È il processo di produzione in cui il metallo viene modellato mediante martellatura, pressatura o laminazione. Questo viene fatto con un martello, una pressa o una matrice.
Cos'è la Forgiatura Meccanica?
La forgiatura meccanica è un processo di produzione in cui un pezzo di metallo viene modellato nella forma desiderata utilizzando macchine meccaniche o idrauliche. Questo processo prevede l'applicazione di forze di compressione controllate per deformare plasticamente il metallo mentre viene generalmente riscaldato per migliorarne la duttilità e ridurre la resistenza alla deformazione. È essenzialmente l'arte di riscaldare il metallo caldo e modellarlo in una forma adatta ad uno scopo o utilizzo particolare.
Cenni Storici e Evoluzione della Forgiatura
La forgiatura è uno dei più antichi processi di lavorazione dei metalli conosciuti. Tradizionalmente, la forgiatura veniva eseguita da un fabbro utilizzando martello e incudine. L'introduzione dell'energia idraulica nella produzione e lavorazione del ferro nel XII secolo consentì l'uso di grandi martelli, che aumentarono la quantità e le dimensioni del ferro da produrre e forgiare. Nel corso dei secoli, la fucina si è evoluta in un'istituzione con processi, attrezzature di produzione, strumenti, materie prime e prodotti ingegnerizzati per soddisfare le esigenze dell'industria moderna.
Il Processo di Forgiatura: Metodi e Strumenti
Oggi, la forgiatura è in gran parte eseguita da macchine a livello industriale ed è un'industria mondiale. Diversi strumenti vengono utilizzati per realizzare la forgiatura, inclusi il martello e l'incudine più tradizionali, nonché l'uso industriale di martelli alimentati da elettricità, vapore o idraulica.
Forgiatura Industriale Moderna
Nei tempi moderni, la forgiatura industriale viene eseguita con presse o con magli alimentati da aria compressa, elettricità, idraulica o vapore. Questi martelli possono avere un peso di diverse migliaia di libbre. Nelle fucine artistiche sono comuni anche martelli più piccoli con una corsa di 500 libbre (230 kg) o meno e presse idrauliche. Alcuni martelli a vapore sono ancora in uso, ma sono diventati obsoleti con la disponibilità di altre fonti di energia più convenienti.
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Tipi di Forgiatura in Base alla Temperatura
La forgiatura si distingue spesso per la temperatura alla quale viene eseguita: forgiatura a freddo, a caldo o a caldo.
Forgiatura a Freddo
Gli strumenti di forgiatura a freddo sono progettati per sostenere sollecitazioni elevate e ripetute. Il materiale in carburo di tungsteno rende possibile l'uso della tecnologia di stampaggio a freddo per la produzione in serie di parti ad alto volume come viti, bulloni e rivetti. Per la forgiatura a freddo in carburo di tungsteno, esistono diverse qualità di metallo duro che offrono gradi specifici per diverse applicazioni, in base all'ambiente di utilizzo.
Forgiatura a Caldo e a Caldo
Anche per la forgiatura a caldo in carburo di tungsteno, l'ambiente di applicazione è diverso, e vi sono differenze nella scelta della qualità di metallo duro per l'applicazione specifica. La forgiatura viene eseguita "a caldo" o "a caldo" per migliorare la duttilità del metallo e ridurre la resistenza alla deformazione.
Classificazione dei Metodi di Forgiatura
Indipendentemente dalla temperatura, il metodo e le macchine utilizzate possono essere classificati come uno dei seguenti:
- Forgiatura a goccia: utilizzo di martelli da forgiatura e presse a vite.
- Forgiatura a pressione (movimento rotatorio): utilizzo di macchine idrauliche e meccaniche.
- Forgiatura a pressione (movimento traslatorio): utilizzo di laminatoi.
- Forgiatura a pressione (una combinazione di movimento traslatorio e rotatorio): Flospinning e forgiatura orbitale.
Altri metodi comuni includono stampaggio a rulli, stampaggio, cogging, stampaggio a stampo aperto, stampaggio a impressione (stampaggio a stampo chiuso), stampaggio a pressione, stampaggio a freddo, stampaggio a caldo automatico e ricalcatura.
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Vantaggi della Forgiatura
A differenza di altri metodi per modellare il metallo, la forgiatura offre al creatore un maggiore controllo sul risultato finale perché la grana del metallo si deforma per seguire la nuova forma. Ciò significa che il falsario può decidere quali parti del nuovo oggetto di metallo saranno le più forti. Di conseguenza, un pezzo forgiato è più resistente dello stesso pezzo creato mediante fusione o lavorazione.
Proprietà Migliorate e Resistenza
La lavorazione del materiale migliora molte delle sue proprietà, tra cui struttura, conduttività e durata. La forgiatura può produrre una parte più resistente di una parte equivalente fusa o lavorata a macchina. Man mano che il metallo si forma durante il processo di forgiatura, la sua struttura interna dei grani si deforma per seguire la forma complessiva del pezzo. Di conseguenza, le variazioni microstrutturali sono continue in tutta la parte, risultando in una parte con proprietà di resistenza migliorate.
Vantaggio Economico e Qualitativo
La forgiatura è un processo molto utile e versatile per molti settori e il processo è economicamente sostenibile e raggiunge determinate proprietà meccaniche. Le parti forgiate hanno un costo complessivo inferiore rispetto alle parti fuse o fabbricate. Quando si considerano tutti i costi sostenuti nel ciclo di vita di un prodotto, dall’approvvigionamento ai tempi di realizzazione fino alla rilavorazione, e quando si tengono conto dei costi di scarto, tempi di inattività e altri problemi di qualità, i vantaggi a lungo termine dei pezzi forgiati possono superare i risparmi sui costi a breve termine che le parti fuse o fabbricate potrebbero offrire.
Tra i prodotti comunemente realizzati tramite forgiatura troviamo anelli forgiati, alberi forgiati, flange forgiate, cilindri forgiati, barre tonde forgiate, dischi forgiati e blocchi di pezzi fucinati.
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