Pro e contro della forgiatura a freddo e a caldo

La forgiatura a freddo è un processo importante utilizzato per modellare e rafforzare i metalli. Per comprendere al meglio come funziona, è importante capire innanzitutto cos'è la forgiatura e cosa offre ciascuna tipologia di forgiatura.

Cos'è la forgiatura?

La forgiatura è un processo di produzione attraverso il quale un pezzo di metallo solido viene deformato e quindi rimodellato mediante compressione. A differenza di altri metodi di modellatura del 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 metallico saranno le più resistenti. Di conseguenza, un pezzo forgiato è più resistente dello stesso pezzo creato tramite fusione o lavorazione meccanica.

Per realizzare la forgiatura vengono utilizzati diversi strumenti, inclusi i più tradizionali martello e incudine, nonché l'uso industriale di martelli alimentati da elettricità, vapore o idraulica. Oggi, la forgiatura viene eseguita in gran parte da macchine a livello industriale ed è un'industria mondiale.

La forgiatura viene eseguita "a caldo", "a caldo" o "a freddo". Indipendentemente dalla temperatura, il metodo e le macchine utilizzate possono essere classificati come seguenti:

• Forgiatura a goccia: utilizzo di magli da forgiatura e presse a vite

• Stampaggio 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

Cos'è lo stampaggio a freddo?

Chiamata anche formatura a freddo, la forgiatura a freddo è un processo che avviene a temperatura ambiente, anziché a temperature più elevate come la forgiatura a caldo e a caldo. Si esegue posizionando il pezzo tra due matrici e martellando le matrici finché il metallo non assume la forma desiderata. A causa dell'attrito creato dal processo, la temperatura del metallo da forgiare può effettivamente salire fino a 250° C o 482° F. La forgiatura a freddo presenta vantaggi e svantaggi.

Vantaggi dello stampaggio a freddo

Poiché questo processo avviene senza preriscaldamento del metallo, offre numerosi vantaggi e viene spesso utilizzato nell'industria automobilistica. Ad esempio, è spesso più economico di altri processi, poiché il prodotto finale non richiede molte rifiniture, se non nessuna. Inoltre, in seguito rimane poco o nessun materiale in eccesso, poiché il peso netto del metallo originale è quasi uguale al peso del prodotto finito. Oltre a non avere materiale in eccesso, gli stampi utilizzati nello stampaggio a freddo durano più a lungo rispetto ai processi a caldo, il che significa meno sostituzioni.

Un altro vantaggio è che, sebbene la duttilità del metallo diminuisca durante il processo di forgiatura a freddo, il metallo vede un notevole aumento sia dello snervamento che della resistenza alla trazione. Poiché non viene riscaldato, la grana del metallo mantiene le sue dimensioni e cambia direzione per adattarsi al cambiamento della forma del pezzo stesso, con conseguente maggiore resistenza.

Svantaggi dello stampaggio a freddo

Lo svantaggio principale della forgiatura a freddo è che non può essere utilizzata per tutti i metalli poiché alcuni tipi hanno maggiori probabilità di incrinarsi o rompersi durante il processo. Ad esempio, mentre alcuni acciai possono essere forgiati a temperatura ambiente, i tipi di acciaio con un contenuto di carbonio pari o superiore allo 0,5% non possono essere forgiati.

Un altro svantaggio è che la forgiatura a freddo può creare solo determinate forme. Queste forme sono solitamente più semplici e prodotte in serie. Se stai cercando un pezzo di metallo personalizzato, probabilmente un processo diverso funzionerà meglio per ottenere il risultato desiderato.

In cosa differisce dalla forgiatura a caldo?

La differenza più evidente tra la forgiatura a freddo e quella a caldo è la temperatura. A differenza della forgiatura a freddo che inizia a temperatura ambiente o quasi, la forgiatura a caldo avviene quando il metallo viene riscaldato al di sopra della temperatura di ricristallizzazione. Di solito si tratta di una temperatura estremamente elevata, ad esempio l'acciaio viene riscaldato a 1150°C o 2202°F e le leghe di rame a 700-800°C o 1300-1470°F, che equivale a circa il 75% della temperatura di fusione. Queste alte temperature sono necessarie per evitare che il metallo si indurisca durante il processo di forgiatura. A queste temperature il metallo si trova in uno stato simile alla plastica, tecnicamente ancora solido, ma molto più malleabile.

La forgiatura a caldo viene solitamente eseguita attraverso un processo chiamato stampaggio, il che significa che il metallo riscaldato viene messo in una pressa e quindi schiacciato tra uno stampo e uno strumento.

Vantaggi dello stampaggio a caldo

Poiché il processo di forgiatura avviene ad alte temperature, il metallo plastico è duttile e facilmente modellabile. Forme e disegni complessi possono essere creati durante la forgiatura a caldo, a differenza della forgiatura a freddo dove questa può essere estremamente difficile. Se stai cercando di produrre pezzi metallici personalizzati, la forgiatura a caldo è l'opzione migliore perché è malleabile prima dell'indurimento. Questo metodo è ideale per creare forme tridimensionali e complesse.

A differenza della forgiatura a freddo, che a volte richiede il passaggio aggiuntivo di riscaldamento successivo della parte esterna del metallo per conferirgli le giuste proprietà, la superficie del metallo forgiata ad alte temperature è ideale per la maggior parte dei tipi di lavori di finitura.

La forgiatura a caldo è ideale anche per metalli con un elevato rapporto di formabilità, poiché l'integrità del metallo non è compromessa dal calore elevato. Questi metalli possono essere facilmente modellati senza vedere alcun difetto nel metallo, rendendoli resistenti e duttili.

Svantaggi dello stampaggio a caldo

Uno svantaggio della forgiatura a caldo, rispetto alla forgiatura a freddo, è che alcuni metalli possono deformarsi se non osservati attentamente quando vengono riscaldati, forgiati e quindi raffreddati. Ciò significa tolleranze meno precise rispetto al metallo forgiato tramite formatura a freddo.

Inoltre, la forgiatura a caldo è spesso più costosa della forgiatura a freddo a causa del trattamento termico necessario per avviare il processo di forgiatura, nonché del processo di raffreddamento che previene la deformazione. Questo trattamento termico viene eseguito meglio se automatizzato, soprattutto su scala industriale, il che può comportare costi iniziali aggiuntivi per l’acquisto degli strumenti.

In definitiva, il processo che scegli dipende dal prodotto di cui hai bisogno e dal tipo di metallo che utilizzerai. Entrambi i metodi di forgiatura possono essere metodi efficaci per rafforzare e modellare i tuoi pezzi metallici nel prodotto finale di cui hai bisogno.