Come si forgia il metallo?

6 luglio 2025

Per le persone che lavorano nel settore manifatturiero e ingegneristico, la conoscenza di forgiatura dei metalli è elementare. La forgiatura dei metalli produce pezzi altamente efficienti che possono essere utilizzati in molti settori industriali. Questa è una guida sulla forgiatura dei metalli processo di forgiaturae, adatto a persone che vogliono migliorare la propria carriera o ad aziende che cercano un aiuto professionale. Ecco una panoramica generale del processo di forgiatura del metallo:

Preparazione del metallo

La prima fase consiste nella scelta dei materiali metallici che soddisfano i requisiti del processo di forgiatura, ad esempio acciaio al carbonio, acciaio inossidabile, lega di alluminio, lega di rame, ecc. Successivamente, il materiale metallico viene tagliato in billette della forma desiderata. Le billette tipiche sono di solito acciaio rotondo, acciaio quadrato e lingotti. La qualità e la composizione della billetta influiscono direttamente sulle prestazioni del prodotto finale, pertanto deve essere rigorosamente esaminata e testata prima dell'utilizzo del materiale grezzo.

Riscaldamento a billette

I metallurgici devono riscaldare la billetta di metallo scelta a una temperatura adeguata per renderla morbida e quindi facile da lavorare. Il riscaldamento ammorbidisce il materiale e facilita le operazioni di deformazione. I diversi metalli hanno intervalli di temperatura diversi a cui sono più malleabili. Ad esempio, la temperatura iniziale di forgiatura dell'acciaio al carbonio è solitamente compresa tra 1150 e 1250℃, mentre la temperatura finale di forgiatura non deve essere inferiore a 800℃.

I metodi di riscaldamento comunemente utilizzati nella produzione di forgiatura sono quelli a fiamma, con opzioni quali forni a carbone, forni a olio e forni a gas. Un altro metodo è l'uso dell'elettricità per riscaldare il metallo, che può avvenire attraverso forni a resistenza o a induzione. Tra questi, il metodo di riscaldamento a induzione è sempre più adottato nell'industria della forgiatura per i suoi numerosi vantaggi, come il riscaldamento rapido, la regolazione delle temperature, il risparmio energetico e il rispetto dell'ambiente.

Selezionare le attrezzature e gli stampi per la forgiatura:

In base alle dimensioni e al peso della billetta e ai requisiti del processo di forgiatura, si scelgono le attrezzature di forgiatura più adatte. Le attrezzature di forgiatura più comuni comprendono martelli ad aria, martelli ad aria e vapore, presse a frizione, presse per stampi a caldo, presse idrauliche, ecc. Allo stesso tempo, si progettano e si producono gli stampi di forgiatura corrispondenti in base alla forma e alle dimensioni del prodotto. Gli stampi sono generalmente composti da stampi superiori e inferiori e i loro materiali sono solitamente selezionati tra acciai legati ad alta resistenza, alta resistenza all'usura e buona tenacità, come 5CrMnMo, 5CrNiMo, ecc.

Eseguire operazioni di forgiatura 

Forgiatura libera

Si tratta di un metodo di forgiatura relativamente semplice. La billetta viene deformata per impatto o pressione tra l'incudine superiore e quella inferiore. La forgiatura libera può essere eseguita attraverso processi di base come l'upsetting (riduzione dell'altezza del grezzo e aumento dell'area della sezione trasversale), l'imbutitura (aumento della lunghezza del grezzo e riduzione dell'area della sezione trasversale), la punzonatura (punzonatura attraverso fori o fori ciechi sul grezzo), ecc. Viene spesso utilizzata per produrre fucinati con forme semplici, come alberi, parti di dischi, ecc.

Forgiatura a stampo

Il pezzo grezzo riscaldato viene inserito nella cavità dello stampo fissato sull'attrezzatura di forgiatura. Sotto l'azione della forza d'urto o della pressione, il metallo grezzo riempie la cavità, ottenendo così una forgiatura coerente con la forma dello stampo. La forgiatura a stampo può essere suddivisa in stampo aperto e stampo chiuso. Nel processo di forgiatura a stampo aperto, il metallo ha una piccola quantità di flusso laterale durante il processo di forgiatura, formando un flash; nel processo di forgiatura a stampo chiuso, il metallo si deforma nella cavità chiusa senza produrre flash, il che consente di controllare meglio l'accuratezza dimensionale e la distribuzione del flusso di metallo della forgiatura. Viene spesso utilizzato per produrre fucinati con forme complesse e requisiti di alta precisione, come gli alberi a gomito e le bielle dei motori automobilistici.

Trattamento post-forgiatura

Raffreddamento

Dopo la forgiatura, il pezzo forgiato deve essere adeguatamente raffreddato. Il metodo di raffreddamento dipende dalle proprietà del materiale metallico e dai requisiti dello stampaggio. I metodi di raffreddamento più comuni includono il raffreddamento ad aria (raffreddamento naturale all'aria, adatto per la maggior parte degli acciai al carbonio e degli acciai debolmente legati), il raffreddamento in fossa (posizionamento del pezzo forgiato in una fossa o in un box per raffreddarlo lentamente, utilizzato per alcuni acciai altamente legati e per i pezzi forgiati di grandi dimensioni), il raffreddamento in forno (posizionamento del pezzo forgiato in un forno di riscaldamento e raffreddamento lento con il forno, in grado di ridurre efficacemente le sollecitazioni interne del pezzo forgiato e di prevenire deformazioni e cricche).

Trattamento termico

Per migliorare l'organizzazione e le proprietà dei forgiati, come l'affinamento dei grani, l'eliminazione delle tensioni interne e il miglioramento della resistenza e della tenacità, i forgiati devono essere sottoposti a un trattamento termico. I processi di trattamento termico più comuni includono la ricottura, la normalizzazione, la tempra e il rinvenimento. I parametri specifici del processo di trattamento termico devono essere determinati in base alla composizione del materiale metallico e ai requisiti di utilizzo del pezzo forgiato.

Successiva lavorazione e ispezione

In base ai requisiti finali del prodotto, il pezzo forgiato viene sottoposto a successive lavorazioni meccaniche, come taglio, rettifica, ecc. per ottenere la precisione dimensionale e la rugosità superficiale specificate. Inoltre, è necessaria un'ispezione completa della qualità dei fucinati, che comprende l'ispezione dell'aspetto (verifica della presenza di cricche, pieghe, inclusioni di scorie e altri difetti sulla superficie dei fucinati), l'ispezione delle dimensioni (misurazione della conformità delle dimensioni dei fucinati ai requisiti di progettazione), i test delle proprietà meccaniche (verifica della resistenza, della plasticità, della tenacità e di altri indicatori delle proprietà meccaniche dei fucinati mediante prove di trazione, prove d'urto, ecc.) e i test non distruttivi (come i test a ultrasuoni, i test con particelle magnetiche, i test di penetrazione, ecc. utilizzati per rilevare i difetti all'interno dei fucinati).

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Conclusione

La forgiatura dei metalli è un processo complesso e preciso che richiede un controllo rigoroso dei parametri di processo ad ogni passaggio per garantire che la qualità e le prestazioni del prodotto finale soddisfino i requisiti.

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