La forgiatura è il termine collettivo che indica la forgiatura e la stampatura. Si tratta di un metodo di lavorazione che utilizza il martello, l'incudine e il punzone di una macchina per forgiatura o di uno stampo per esercitare pressione sul pezzo grezzo e provocarne la deformazione plastica, al fine di ottenere componenti della forma e delle dimensioni desiderate.
Che cos'è la forgiatura?
Durante il processo di forgiatura, l'intero pezzo grezzo subisce una significativa deformazione plastica e un flusso plastico relativamente elevato. Nel processo di stampaggio, il pezzo grezzo viene formato principalmente modificando la posizione spaziale di ciascuna area della parte, e non si verifica alcun flusso plastico su una grande distanza al suo interno. La forgiatura è utilizzata principalmente per la lavorazione di parti metalliche. Può essere utilizzata anche per la lavorazione di alcuni materiali non metallici, come tecnopolimeri, gomma, semilavorati ceramici, mattoni e per la formatura di materiali compositi.
La laminazione, la trafilatura, ecc., nell'industria della forgiatura e della metallurgia, sono tutte lavorazioni plastiche o a pressione. Tuttavia, la forgiatura è utilizzata principalmente per produrre componenti metallici, mentre la laminazione e la trafilatura sono utilizzate principalmente per produrre materiali metallici di uso generale come lamiere, nastri, tubi, profilati e fili.
Classificazione della forgiatura
La forgiatura viene classificata principalmente in base al metodo di formatura e alla temperatura di deformazione. In base al metodo di formatura, la forgiatura può essere suddivisa in due categorie: forgiatura e stampaggio. In base alla temperatura di deformazione, la forgiatura può essere suddivisa in forgiatura a caldo, forgiatura a freddo, forgiatura a temperatura moderata e forgiatura isotermica, ecc.
1. Forgiatura a caldo
La forgiatura a caldo è una forgiatura eseguita al di sopra della temperatura di ricristallizzazione del metallo. L'aumento della temperatura può migliorare la plasticità del metallo, il che è vantaggioso per migliorare la qualità intrinseca del pezzo e renderlo meno soggetto a crepe. Le alte temperature possono anche ridurre la resistenza alla deformazione del metallo e ridurre il tonnellaggio richiestomacchinari per la forgiaturaTuttavia, esistono molti processi di forgiatura a caldo, la precisione del pezzo è scarsa e la superficie non è liscia. Inoltre, i pezzi forgiati sono soggetti a ossidazione, decarburazione e danni da bruciatura. Quando il pezzo è grande e spesso, il materiale ha elevata resistenza e bassa plasticità (come la piegatura a rulli di lamiere extra spesse, la trafilatura di barre di acciaio ad alto tenore di carbonio, ecc.) e si utilizza la forgiatura a caldo.
Le temperature di forgiatura a caldo generalmente utilizzate sono: acciaio al carbonio 800~1250℃; acciaio strutturale legato 850~1150℃; acciaio rapido 900~1100℃; lega di alluminio comunemente utilizzata 380~500℃; lega 850~1000℃; ottone 700~900℃.
2. Forgiatura a freddo
La forgiatura a freddo è un processo di forgiatura eseguito al di sotto della temperatura di ricristallizzazione del metallo. In generale, per forgiatura a freddo si intende la forgiatura a temperatura ambiente.
I pezzi ottenuti mediante forgiatura a freddo a temperatura ambiente presentano elevata precisione dimensionale e di forma, superfici lisce, richiedono poche fasi di lavorazione e si prestano bene alla produzione automatizzata. Molti componenti forgiati e stampati a freddo possono essere utilizzati direttamente come parti o prodotti finiti senza necessità di ulteriori lavorazioni. Tuttavia, durante la forgiatura a freddo, a causa della bassa plasticità del metallo, è facile che si verifichino cricche durante la deformazione e la resistenza alla deformazione è elevata, il che richiede macchinari per la forgiatura di grande tonnellaggio.
3. Forgiatura a caldo
La forgiatura a caldo avviene a una temperatura superiore a quella normale, ma non superiore alla temperatura di ricristallizzazione. Il metallo viene preriscaldato e la temperatura di riscaldamento è molto inferiore rispetto a quella della forgiatura a caldo tradizionale. La forgiatura a caldo offre maggiore precisione, una superficie più liscia e una minore resistenza alla deformazione.
4. Forgiatura isotermica
La forgiatura isotermica mantiene costante la temperatura del grezzo durante l'intero processo di formatura. La forgiatura isotermica permette di sfruttare appieno l'elevata plasticità di alcuni metalli alla stessa temperatura o di ottenere strutture e proprietà specifiche. La forgiatura isotermica richiede il mantenimento di una temperatura costante sia dello stampo che del materiale da lavorare, il che comporta costi elevati e viene utilizzata solo per processi di forgiatura speciali, come la formatura superplastica.
Caratteristiche della forgiatura
La forgiatura può modificare la struttura del metallo e migliorarne le proprietà. Dopo la forgiatura a caldo del lingotto, le irregolarità, i pori, le microfratture, ecc. presenti nello stato di fusione vengono compattati o saldati. I dendriti originali vengono frantumati, rendendo i grani più fini. Allo stesso tempo, la segregazione e la distribuzione non uniforme dei carburi originali vengono modificate. Questo uniforma la struttura, consentendo di ottenere forgiati densi, uniformi, fini, con buone prestazioni complessive e affidabili nell'uso. Dopo la deformazione mediante forgiatura a caldo, il metallo presenta una struttura fibrosa. Dopo la deformazione mediante forgiatura a freddo, la struttura cristallina del metallo diventa ordinata.
La forgiatura consiste nel far fluire plasticamente il metallo per formare un pezzo della forma desiderata. Il volume del metallo non cambia dopo che si è verificata la deformazione plastica dovuta a una forza esterna, e il metallo fluisce sempre verso la parte con la minore resistenza. In produzione, la forma del pezzo viene spesso controllata secondo queste leggi per ottenere deformazioni come ispessimento, allungamento, espansione, piegatura e imbutitura profonda.
Le dimensioni del pezzo forgiato sono precise e favoriscono l'organizzazione della produzione in serie. Le dimensioni della formatura degli stampi in applicazioni come forgiatura, estrusione e stampaggio sono precise e stabili. Macchinari di forgiatura ad alta efficienza e linee di produzione automatiche per la forgiatura possono essere utilizzati per organizzare la produzione in serie o la produzione di massa specializzata.
I macchinari di forgiatura comunemente utilizzati includono martelli da forgiatura,presse idraulichee presse meccaniche. Il martello da forgiatura ha un'elevata velocità d'impatto, che è vantaggiosa per la deformazione plastica del metallo, ma produce vibrazioni. La pressa idraulica utilizza la forgiatura statica, che è vantaggiosa per forgiare il metallo e migliorarne la struttura. Il lavoro è stabile, ma la produttività è bassa. La pressa meccanica ha una corsa fissa ed è facile da meccanizzare e automatizzare.
Tendenza di sviluppo della tecnologia di forgiatura
1) Migliorare la qualità intrinseca dei pezzi forgiati, principalmente per migliorarne le proprietà meccaniche (resistenza, plasticità, tenacità, resistenza alla fatica) e l'affidabilità.
Ciò richiede una migliore applicazione della teoria della deformazione plastica dei metalli. Utilizzare materiali di qualità intrinsecamente superiore, come l'acciaio trattato sottovuoto e l'acciaio fuso sottovuoto. Eseguire correttamente il preriscaldamento e il trattamento termico di forgiatura. Effettuare controlli non distruttivi più rigorosi ed estesi sui pezzi forgiati.
2) Sviluppare ulteriormente la tecnologia di forgiatura e stampaggio di precisione. La lavorazione senza taglio è la misura e la direzione più importanti per l'industria meccanica al fine di migliorare l'utilizzo dei materiali, aumentare la produttività del lavoro e ridurre il consumo energetico. Lo sviluppo del riscaldamento non ossidativo dei semilavorati per la forgiatura, così come di materiali per stampi ad alta durezza, resistenti all'usura e di lunga durata, e di metodi di trattamento superficiale, favorirà l'applicazione su larga scala della forgiatura e dello stampaggio di precisione.
3) Sviluppare attrezzature e linee di produzione per la forgiatura con maggiore produttività e automazione. Grazie alla produzione specializzata, la produttività del lavoro migliora notevolmente e i costi di forgiatura si riducono.
4) Sviluppare sistemi di formatura per forgiatura flessibili (applicando la tecnologia di gruppo, il cambio rapido degli stampi, ecc.). Ciò consente la produzione di forgiati in piccole serie e con ampia varietà di articoli, utilizzando attrezzature o linee di produzione per forgiatura ad alta efficienza e altamente automatizzate. In questo modo, la produttività e l'economicità si avvicinano ai livelli della produzione di massa.
5) Sviluppare nuovi materiali, come metodi di lavorazione per forgiatura di materiali metallurgici in polvere (in particolare polveri metalliche a doppio strato), metallo liquido, plastiche rinforzate con fibre e altri materiali compositi. Sviluppare tecnologie come la formatura superplastica, la formatura ad alta energia e la formatura interna ad alta pressione.
Data di pubblicazione: 4 febbraio 2024
