La fabbricazione dei metalli comporta molti processi. Con ogni processo, puoi ottenere un'ampia gamma di design di parti.
In questa guida, esploreremo alcuni comuni processi di formatura dei metalli. Inoltre, imparerai anche come scegliere una tecnica di fabbricazione dei metalli, i metalli che puoi fabbricare ed esempi di parti, tra gli altri aspetti essenziali.
Quindi, prima di iniziare il tuo prossimo processo di formatura del materiale, leggi questa guida.
Che cosa è la formatura dei metalli?
La formatura dei metalli è un processo che modella i componenti metallici utilizzando una varietà di tecniche come piegatura, stiramento o compressione. Questo processo facilita la produzione di vari prodotti che variano dalle staffe alle parti di automobili.
Permette di manipolare il pezzo in lavorazione usando una forza controllata per modificarne la forma senza aumentarne o ridurne la massa. Pertanto, produce risultati precisi e robusti.
Come scegliere la tecnica di formatura dei metalli
· Tipo di materiale
Quando si decide quale metodo di formatura del metallo utilizzare, il primo fattore da prendere in considerazione è il tipo di materiale. Ogni metallo ha le sue caratteristiche, come duttilità e resistenza, che determinano come il metallo subirà la formatura.
Ad esempio, se si lavora con l'alluminio, si potrebbe optare per la piegatura o lo stampaggio, mentre se si lavora con l'acciaio, è consigliabile la forgiatura.
Questo perché è solo quando la tecnica è adatta al materiale che si ottengono i risultati giusti e il metallo non dovrebbe essere danneggiato durante questo processo.
· Progettazione del prodotto
Quando si sceglie la giusta tecnica di formatura dei metalli, si dovrebbe valutare il design del prodotto. Le parti con ampie pieghe o con dettagli aggiuntivi sulle superfici potrebbero richiedere un'imbutitura profonda o idroformatura per dare forma con precisione.
I design meno complicati potrebbero richiedere solo piegatura o persino laminazione. Ecco perché, abbinando la tecnica alle esigenze del design, si arriva alla forma e alla funzionalità richieste senza passaggi o spese extra.
· Volume di produzione
Quando si tratta di selezionare una qualsiasi di queste tecniche di formatura dei metalli, il volume di produzione è un fattore essenziale da considerare. Ma per la produzione di massa, si possono usare lo stampaggio o la profilatura a rulli perché sono metodi economici quando vengono eseguiti su larga scala.
Per lotti più piccoli o quando è necessario produrre singole parti, è più semplice ricorrere alla forgiatura o alla piegatura a mano.
In questo modo potrai adattare la tecnica utilizzata alle tue esigenze produttive, evitando sprechi e ottenendo prezzi più convenienti.
· Costi di attrezzaggio
Prima di scegliere una tecnica di formatura dei metalli, si consiglia di valutare i costi degli utensili. Alcuni metodi, come lo stampaggio, utilizzano matrici e stampi piuttosto costosi, quindi più applicabili nella produzione di massa.
Va inoltre notato che la piegatura o la formatura manuale possono risultare più convenienti se si ha a disposizione un budget limitato o si producono relativamente pochi pezzi.
Ad esempio, puoi dare un'occhiata più da vicino a Costi di fresatura CNC.
· Requisiti di tolleranza
I requisiti di tolleranza per il tuo progetto devono essere presi in considerazione quando la precisione è essenziale. Componenti precisi possono essere prodotti con tolleranze strette grazie a processi come la piegatura CNC e lo stampaggio di precisione.
Tecniche più semplici come la piegatura a mano potrebbero essere utilizzate nei casi in cui la grande precisione non è così importante. Puoi verificare che il tuo prodotto finito soddisfi i requisiti di qualità senza inutili complicazioni adattando la tecnica alle tue esigenze di tolleranza.
Esempi comuni di formatura dei metalli
· Tecniche di formatura compressiva
Metallo rotolante
Quando si rulla il metallo, si passa il metallo attraverso alcuni rulli in modo da ridurne lo spessore in una lastra piana. Questa tecnica di formatura compressiva è più adatta per parti piatte e rigide come piastre di acciaio. Lo spessore è controllato dalla pressione del rullo; è adattabile per essere utilizzata nei settori dell'edilizia, delle automobili e della produzione.
Rotolamento è ideale per produrre grandi quantità mantenendo spessore e resistenza uniformi, il che lo rende una tecnica più economica ed efficace per la produzione di una varietà di prodotti metallici.
Estrusione di metallo
L'estrusione del metallo significa spingere il metallo attraverso una matrice per produrre elementi cilindrici lunghi, ad esempio barre o tubi. Questa tecnica di formatura compressiva consente di creare forme trasversali estremamente sofisticate.
È possibile controllare la forma utilizzando diversi tipi di stampi, rendendolo perfetto per la produzione di parti metalliche per i settori dell'edilizia, aerospaziale e automobilistico. Estrusione offre la possibilità di creare progetti complessi senza materiali non necessari, garantendo così tolleranze ridotte nei prodotti finali.
Formatura a stampo
La formatura a stampo è un processo in cui i metalli vengono modellati in determinate forme comprimendoli in uno stampo o una matrice. Questo tipo di tecnica compressiva si rivela utile quando si tratta di produrre piccole parti di forme complesse, ad esempio nei parafanghi delle auto o nei frigoriferi. Si opta per la formatura a stampo quando si desiderano forme complesse che siano accurate fino all'ultimo dettaglio, e molte di queste sono richieste.
Il processo garantisce alti livelli di produttività in quanto riduce al minimo il consumo di materiale, offrendo al contempo una qualità uniforme. Rendendo il tuo processo adatto a settori che richiedono prodotti metallici standardizzati.
Forgiatura del metallo
La forgiatura è un processo che prevede la piegatura del metallo tramite pressione e/o martello, rendendo il metallo più duro e resistente. Questa tecnica di compressione è adatta in particolare per la produzione di parti come ingranaggi, bulloni, utensili e molto altro.
Si ottengono parti resistenti in grado di gestire carichi di pressione significativi tramite il controllo della pressione e della temperatura. La forgiatura è spesso applicata nei settori aerospaziale, automobilistico e delle costruzioni, dove i requisiti di resistenza e durata sono critici.
Rientro
Si usa l'indenting per produrre un disegno o un'impressione sui metalli tramite la forza della pressione o dell'impatto. Questo tipo di processo di formatura aiuta a incorporare una certa consistenza o caratteristiche simili su un prodotto senza modificarne la forma. Può anche essere utilizzato per il branding, sviluppando un aspetto funzionale e formativo, nonché per la sua bellezza.
In questo modo, garantisci che i segni fatti siano precisi e che rimarranno tali, aggiungendo valore all'aspetto o all'usabilità del prodotto. La maggior parte dei settori utilizza l'indenting, ed è una tecnica che si applica in molti settori, come la gioielleria e molti altri.
· Processi di formatura a trazione
Allungamento dei metalli
Lo stretching è un processo in cui la forza di trazione viene applicata al materiale per renderlo più sottile e lungo di quanto non fosse nel suo stato originale. La migliore applicazione di questa tecnica è la creazione di forme curve con lamiere metalliche spesso utilizzate nella produzione aerospaziale e automobilistica. Lo stretching è un processo di controllo della forma del metallo.
La cosa migliore è che la resistenza del metallo non viene influenzata dal processo. Lo stretching rende più facile ottenere curve intricate poiché la tecnica garantisce resistenza e precisione del pezzo finito.
Metalli espandibili
Nei metalli espandibili, rendono la lamiera più sottile allungandola o creando fori tutt'intorno alla lamiera. Ciò consente di espandere la superficie del metallo con un'aggiunta limitata di materiale, il che lo rende ideale per realizzare parti leggere e durevoli.
È ampiamente utilizzato nell'edilizia, nei sistemi di trattamento delle acque e persino nella progettazione architettonica.
Quindi, aumentando i metalli, si migliorano i mezzi di flusso, leggerezza e potenza, tutti applicati alla funzionalità e all'aspetto in numerosi utilizzi.
Incasso
Per incassare, si applica una forza di trazione a lamiere metalliche cedevoli per formare depressioni o aree incavate nella lamiera. Questo processo è solitamente utilizzato per creare scanalature o cavità che faciliteranno il fissaggio o miglioreranno la forma strutturale di una parte.
L'incassatura viene utilizzata in applicazioni quali la produzione automobilistica ed elettronica, perché è necessario dare forma a particolari parti da assemblare.
La profondità e la forma della forma richiesta vengono regolate e la "resistenza" del metallo viene mantenuta, consentendone un ampio utilizzo sia in oggetti decorativi che funzionali.
· Combinazione di formatura a compressione e formatura a trazione
Filatura dei metalli
Nella filatura dei metalli, si integrano sia la formatura a compressione che quella a trazione per piegare un disco di metallo sul mandrino rotante. È più adatto quando si costruiscono parti di forma cilindrica, come coni o ciotole, tra gli altri.
Regolando la pressione e la velocità, si ottiene un taglio più preciso senza dover rendere il materiale troppo sottile.
La filatura dei metalli viene utilizzata nell'industria aerospaziale, automobilistica e degli utensili da cucina poiché conferisce le forme simmetriche e dure richieste.
Formatura flangia
Nella formatura delle flange, si allinea un bordo o un bordo rialzato con una parte metallica tramite l'applicazione di compressione in forza di trazione. Questo processo è ampiamente applicato per rafforzare la parte e consentire una facile giunzione in prodotti come tubi o serbatoi. Si può decidere quanto è alta la flangia e a quale angolazione deve essere per ottenere la migliore aderenza. È piuttosto importante per i settori che richiedono punti di connessione più significativi, come l'idraulica o il riscaldamento e la ventilazione.
Stampaggio profondo
Stampaggio profondo comporta anche la trafilatura di un foglio di metallo piatto in una forma profonda e cava utilizzando forze di compressione e di trazione. Questo processo è spesso impiegato nella produzione di manufatti come lattine, pentole o altre parti di automobili.
In questo modo si garantiscono spessore e resistenza identici, nonché una forza di formatura idiografica non mongoloide.
Altri processi di formatura dei metalli
Tecniche di piegatura
Quando si tratta di processo di piegatura, puoi adottare molte tecniche:
- Piegatura ad aria: Permette di staccare leggermente il punzone dal materiale e di applicare la forza nella direzione necessaria per creare l'angolo di piegatura del metallo richiesto.
- Toccare il fondo:Durante la pressatura, il metallo viene compresso completamente nello stampo, garantendo così angoli precisi e un ritorno elastico minimo.
- Coniazione: La coniatura a caldo prevede che il metallo venga forzato nella matrice proprio come si desidera per ottenere delle pieghe permanenti.
- Piegatura a rulli:Questo metodo viene utilizzato per realizzare curve di ampio raggio, particolarmente adatte alla realizzazione di forme curve.
- Piegatura a spruzzo: Si piega il metallo appoggiando il lato che si desidera piegare contro il bordo fisso, il che garantisce risultati rapidi e uniformi per piccoli lavori di piegatura.
Tosatura
Tosatura è un processo in cui due lame tagliano linee rette attraverso le lamiere senza necessariamente lasciare un bordo tagliente. La lama superiore è alternativamente rivolta verso il basso, mentre quella inferiore è fissa.
Questo processo è più adatto per tagliare grandi fogli in parti più piccole, per cui il processo non comporta la generazione di trucioli o calore. Si noti che la tranciatura è ampiamente utilizzata nella produzione, specialmente quando è desiderabile una separazione acuta per un'ulteriore lavorazione del metallo.
Punzonatura
Quando si punzona, si creano dei fori nel metallo dove il punzone attraversa il metallo in una matrice. È possibile impostare la dimensione e la forma del punzone del foro, il che significa che è possibile creare fori di dimensioni precise per bulloni, elementi di fissaggio o aspetti di design.
Questo processo è rapido e adatto alla produzione in serie di parti con dimensioni di foratura standard nei settori della lavorazione dei metalli.
Fusione
Nella fusione, si mette il metallo fuso in uno stampo e, quando il metallo si raffredda, la sua forma imiterà lo stampo. Questa tecnica viene utilizzata quando si formano forme complesse e lavori in metallo di grandi dimensioni, come, ad esempio, nei motori delle auto o nelle sculture giganti.
Viene utilizzato quando si desidera che il pezzo abbia una superficie fine e dettagliata e che allo stesso tempo possieda rigidità o resistenza.
Stiro
La stiratura è un processo in cui un metallo viene modellato utilizzando un punzone e una matrice per renderlo più sottile ma più resistente della sua forma precedente. Si utilizza la stiratura in settori come la produzione di lattine, dove l'assottigliamento fino allo spessore desiderato è molto importante. Rende la superficie della parte uniforme e priva di striature, rendendo la parte più resistente e riducendo al minimo l'utilizzo di materiale.
Tecniche di saldatura
- Saldatura ad arco:La saldatura ad arco prevede l'uso di un arco elettrico per fondere i due metalli nel punto di giunzione, dove poi si fondono formando un solido.
- Saldatura MIG:La saldatura MIG prevede l'utilizzo di un elettrodo a filo pieno che viene alimentato in modo continuo per realizzare saldature resistenti e precise.
- Saldatura TIG: Per saldature più fini e precise, adatte a lamiere sottili, si utilizza un elettrodo al tungsteno.
- Saldatura a punti:La saldatura a punti è un processo in cui si utilizzano semplicemente pressione e calore per unire due lamiere ed è spesso utilizzata ampiamente nella costruzione di automobili.
- Saldatura a filo animato: Simile alla saldatura MIG, ma con un filo cavo imbevuto di flusso, si utilizza per saldare in condizioni di vento forte.
Tecniche di taglio
- Taglio laser: Per tagliare i metalli si utilizza un raggio laser focalizzato, una soluzione rapida e adatta per realizzare disegni complessi sul materiale.
- Taglio al plasma: Viene utilizzato un getto di gas ionizzato (plasma) ad alta velocità, più adatto per materiali conduttivi, come il taglio di metalli spessi.
- Taglio a getto d'acqua: Si tratta di un metodo meccanico che impiega un flusso d'acqua ad alta pressione con abrasivi per tagliare i metalli senza produrre calore.
- Taglio ossitaglio:Quando si mescola l'ossigeno con i gas combustibili, si ottiene una fiamma che sviluppa calore sufficiente a fondere l'acciaio e tagliarlo facilmente.
Timbratura
Nello stampaggio, una matrice viene utilizzata per imprimere o modellare il metallo premendolo o punzonandolo in una determinata forma. Si utilizza lo stampaggio nella produzione di grandi quantità di parti, come parti di automobili, elettrodomestici o monete. È rapido e preciso e può generare facilmente un gran numero di forme uniformi e complesse con poco spreco di materiale.
I migliori metalli per le operazioni di formatura
Alluminio
L'alluminio è particolarmente adatto alle operazioni di formatura grazie alla sua leggerezza, alla relativa malleabilità e alla resistenza alla corrosione.
Può essere facilmente formato utilizzando varie tecniche come piegatura, stampaggio ed estrusione ed è utilizzato principalmente nei settori automobilistico, aerospaziale e industrie di imballaggioQuesta caratteristica dell'alluminio fa sì che possa essere formato senza rompersi, aumentando così l'efficienza in relazione ai costi.
Acciaio
L'acciaio è spesso utilizzato nelle operazioni di formatura per la sua elevata resistenza e durevolezza, nonché per il suo costo relativamente basso. È possibile realizzarlo utilizzando tecniche di laminazione, forgiatura e stampaggio e realizzare parti di ricambio resistenti per costruzioni, automobili e macchinari.
La possibilità di essere legato gli conferisce anche un certo livello di tolleranza nel tentativo di raggiungere determinate prestazioni.
Rame
Il rame è uno dei metalli più desiderabili da usare quando è richiesta una sostanza che sia un buon conduttore di elettricità e che sia anche abbastanza lavorabile. Può essere facilmente formato piegandolo, allungandolo o trafilandolo, il che lo rende applicabile in parti elettriche e tubi. Il rame è relativamente morbido per essere formato in varie forme senza compromettere la sua resistenza.
Ottone
L'ottone è una lega di rame che viene rinforzata con l'aggiunta di zinco, che può anche essere formata abbastanza facilmente. Lo selezioni per processi di formatura come stampaggio e imbutitura profonda quando produci guarnizioni, raccordi o strumenti musicali.
Può essere utilizzato in diversi settori e attività commerciali poiché ha buone proprietà anticorrosive ed è facile da lavorare.
Titanio
Il titanio è molto adatto per eventi di formatura nei settori aerospaziale, medico e chimico grazie alla sua formabilità, al rapporto resistenza/peso e alle sue strutture di corrosione. È possibile formarlo tramite forgiatura, stampaggio o estrusione, intervenendo per parti leggere per sopportare condizioni di lavoro difficili.
Esempi di parti metalliche formate
Pannelli per autoveicoli
Spesso utilizzi la formatura dei metalli per produrre portiere, cofani e parafanghi per auto. Processi come lo stampaggio e l'imbutitura profonda ti aiutano a formare queste parti nel modo giusto per garantire durata e sicurezza.
I pannelli deformati delle automobili garantiscono la potenza e il peso ridotto necessari per ottenere un migliore risparmio di carburante e una migliore protezione in caso di incidenti automobilistici.
Tubi e Condotte
Attraverso processi di estrusione o laminazione, è possibile formare tubi e tubazioni metalliche che possono soddisfare le esigenze idrauliche, del gas e di altri requisiti industriali. Queste parti sono utilizzate per trasportare fluidi o gas e devono essere affidabili e resistenti alla corrosione o recipienti a pressione.
Lattine di metallo
Quando si vogliono realizzare lattine di metallo, spesso si ricorre alla stampaggio profondo per convertire una lamiera piatta in una forma cilindrica. Queste lattine sono utilizzate principalmente nell'industria alimentare e nel settore delle bevande, nonché nell'industria chimica, per un imballaggio sicuro, poiché sono leggere.
Componenti aeronautici
Ad esempio, nel settore aerospaziale, la formatura dei metalli è fondamentale per la produzione di parti leggere ma robuste come ali, motori e componenti della fusoliera. I materiali principali utilizzati nella produzione di Ford sono titanio e alluminio. E questi sono principalmente formati tramite forgiatura o stampaggio per fornire resistenza e leggerezza per migliorare l'efficienza del carburante.
Utensili da cucina
I processi di stampaggio e laminazione vengono utilizzati per produrre diversi utensili da cucina, pentole e padelle con l'ausilio di materiali metallici. Questi articoli sono solitamente realizzati in acciaio inossidabile o alluminio perché sono durevoli, resistenti al calore e facili da pulire, il che è ideale per la cucina quotidiana.
Domande frequenti
Che cosa si intende per formatura di metalli in massa?
La formatura di metalli in massa trasforma grandi volumi di metallo in parti mediante tecniche quali forgiatura, estrusione e laminazione.
Come si confrontano i metalli lavorati a caldo e quelli lavorati a freddo?
Lavorazione a caldo viene fatto ad alte temperature poiché ciò rende più facile la formatura, mentre lavorazione a freddo avviene a temperatura ambiente, il che rende il metallo più resistente mediante incrudimento.
Quali sono le considerazioni sulla sicurezza nel processo di formatura dei metalli?
Per evitare rischi quali ustioni, tagli e lesioni dovute a macchinari, è necessario indossare adeguati dispositivi di protezione individuale, effettuare la manutenzione degli utensili e delle attrezzature, proteggere i punti di schiacciamento e garantire una ventilazione adeguata.
Conclusione
I processi di formatura dei metalli consentono a un progettista di selezionare un tipo appropriato di formatura da utilizzare in un progetto specifico per consentire accuratezza, maggiore velocità ed evitare situazioni pericolose. Quando si utilizzano questi metodi, si è in grado di produrre parti di qualità e metalli resistenti all'usura.