Nozioni di base sulla forgiatura dell'alluminio - Forgiatura a caldo e a freddo

L'alluminio e le sue leghe sono tra i metalli non ferrosi più diffusi, al secondo posto nella produzione dopo l'acciaio. L'alluminio è l'ottavo elemento più abbondante in peso della crosta terrestre ed è più abbondante di tutti gli altri metalli non ferrosi messi insieme. La sua densità è solo un terzo di quella dell'acciaio (2,7 g/cm³ per le leghe di alluminio e circa 7,85 g/cm³ per l'acciaio). Questa bassa densità rende le leghe di alluminio ideali per applicazioni leggere, con una buona resistenza, rigidità e un'elevata durata a fatica, che le rende ideali per i componenti portanti.

Le leghe di alluminio sono altamente duttili e quindi adatte a progetti complessi e a forgiature con tolleranze strette. I forgiati in alluminio hanno caratteristiche migliori di quelli in acciaio in termini di resistenza alla corrosione, conduttività termica e proprietà amagnetiche. Per molti aspetti, sono superiori ai forgiati in acciaio.

I forgiati in alluminio hanno molte applicazioni grazie alle loro caratteristiche; sono utilizzati in macchinari, aviazione, automobili, ferrovie, navi, costruzioni, ponti, prodotti chimici e centrali elettriche. L'alluminio può essere sostituito ai pezzi fucinati in acciaio, riducendo il peso dei prodotti meccanici di 60% e aumentandone la resistenza. Grazie alla sua leggerezza e all'elevata resistenza, l'alluminio è ampiamente utilizzato nell'industria aeronautica, aerospaziale e della difesa. Ad esempio, le strutture dei velivoli contengono alluminio forgiato nella gamma da 15% a 50%. Questo articolo illustra il processo di forgiatura dell'alluminio e le tecniche di forgiatura più comuni per l'alluminio, come la forgiatura a caldo, a freddo e a caduta.

Caratteristiche di forgiabilità dell'alluminio metallico

Sotto l'aspetto della forgiabilità, le leghe di alluminio sono quasi uguali all'acciaio al carbonio e all'acciaio strutturale a bassa lega.

Variazione della resistenza alla deformazione alle alte temperature

Le leghe di alluminio presentano un'ampia gamma di resistenza alla deformazione (o stress da flusso) a seconda del tipo di lega. Le leghe di alluminio a bassa e media resistenza della serie 6000 sono più suscettibili alla deformazione a temperature elevate. D'altra parte, le leghe di alluminio ad alta resistenza, in particolare la serie Alluminio serie 7000 come le leghe Al-Zn-Mg-Cu sono state segnalate per offrire una maggiore resistenza alla deformazione ad alte temperature.

Ad esempio, una lega di alluminio duro ha un limite di resistenza alla forgiatura di 40 MPa a 500°C, mentre la lega di alluminio 6061 ha un limite di resistenza alla forgiatura di 20 MPa. Ciò significa che il carico di deformazione per la forgiatura di quest'ultima è circa la metà di quello della prima.

Resistenza alla deformazione a temperature elevate e ambiente

A temperatura ambiente, la maggior parte delle leghe di alluminio resistenti alle deformazioni offre una resistenza inferiore a quella dell'acciaio al carbonio. Ma ad alte temperature, la loro capacità di resistere alla deformazione può essere inferiore, simile o addirittura migliore di quella dell'acciaio al carbonio.

Sensibilità alla temperatura

Le leghe di alluminio sono molto sensibili alle variazioni di temperatura. Infatti, al diminuire della temperatura, la loro capacità di resistere alla deformazione aumenta ad un ritmo molto elevato. Questo aumento di durezza è superiore a quello dell'acciaio al carbonio. Per l'acciaio al carbonio e l'acciaio strutturale a bassa lega, il limite di resistenza è 1,5 volte superiore se la temperatura si riduce di 100°C. D'altra parte, una riduzione della temperatura di 50°C può portare a un aumento della resistenza delle leghe di alluminio da 50% a 300%.

Metodi di forgiatura di parti in alluminio

L'alluminio è una lega morbida e a bassa densità che viene spesso utilizzata in combinazione con altri metalli.  come rame, magnesio, stagno o zinco per migliorarne la formabilità, la durezza e le capacità di rafforzamento. Le leghe di alluminio sono facilmente forgiabili e, pertanto, 85% delle parti in alluminio sono forgiate.

I prodotti forgiati sono relativamente più resistenti dei prodotti in alluminio fuso perché possiedono le caratteristiche di due metalli. Poiché l'alluminio ha una bassa temperatura di fusione, è meno costoso dei prodotti forgiati. Le leghe di alluminio più comunemente utilizzate per le applicazioni di forgiatura sono: Al 6061, 6063, 6082 e 7075. Queste leghe sono utilizzate in parti e sistemi ingegneristici dove la protezione dalla corrosione e la bassa densità sono importanti. Le parti in alluminio forgiato trovano ampio impiego in vari settori industriali come la cantieristica navale, le parti interne ed esterne delle automobili, i motori, il settore aerospaziale e altri prodotti industriali manifatturieri in cui la capacità di resistere a condizioni difficili come nelle navi da guerra gioca un ruolo indispensabile. .

Alluminio forgiato a caldo

Lo stampaggio a caldo dell'alluminio prevede la segatura e il riscaldamento delle barre di alluminio ad alte temperature. Questo processo, chiamato ricristallizzazione, affina la struttura dei grani dell'alluminio e migliora la tenacità, la duttilità e la resistenza allo snervamento dei pezzi forgiati. Lo stampaggio a caldo è anche molto efficiente nell'uso del materiale, poiché genera pochi scarti. Lo stampaggio a caldo di parti in alluminio può essere effettuato nel nostro stabilimento per soddisfare i progetti e le dimensioni richieste dai nostri clienti.

Alluminio Cvecchia forgiatura

Lo stampaggio a freddo dell'alluminio è particolarmente indicato per i componenti in alluminio, perché l'alluminio è altamente duttile e facile da manipolare. Questa tecnica consente di ottenere pezzi molto precisi che richiedono poche o nessuna ulteriore lavorazione ed è la più adatta per la realizzazione di prodotti simmetrici. Nella maggior parte dei casi, lo stampaggio a freddo è più economico di quello a caldo. Il processo di forgiatura a freddo prevede la piegatura della barra nella forma desiderata e la successiva compressione tra gli stampi per ottenere la forma finale. Tuttavia, a causa della natura relativamente morbida dell'alluminio, è consigliabile un trattamento termico per aumentare la durezza dei pezzi forgiati. Queste caratteristiche rendono i pezzi forgiati in alluminio essenziali in molti settori e applicazioni.

In questo processo, la parte superiore dello stampo è fissata al martello e la parte inferiore dello stampo è fissata all'incudine. Il pezzo di alluminio riscaldato viene posizionato sull'incudine all'interno della metà inferiore dello stampo. Successivamente, il pezzo viene spinto nella cavità dello stampo con una forza uniforme fino a occupare completamente la cavità dello stampo. A questo punto, l'alluminio in eccesso viene espulso attraverso le aperture tra le due metà dello stampo. Questo materiale in eccesso, chiamato "flash", viene raccolto e quindi utilizzato nuovamente nel processo di produzione.

Forgiatura a goccia dell'alluminio

La forgiatura a caduta è un metodo di forgiatura che prevede l'inserimento di un pezzo di alluminio tra due metà di uno stampo e l'uso di un martello per modellare il materiale, il che lo rende ideale per la produzione su larga scala di parti in alluminio. Le leghe di alluminio sono preferite per la forgiatura a caduta a causa della loro leggerezza, e le leghe della serie 6000 e 7000 sono le più adatte. Dopo che il pezzo è stato forgiato, il materiale in eccesso, chiamato "flash", viene tagliato e i pezzi possono essere ulteriormente lavorati.

È noto che l'alluminio può essere rafforzato, temprato e avere migliori caratteristiche di fatica grazie al processo di forgiatura per caduta. Questo processo di deformazione controllata consente di ottenere un'elevata precisione e uniformità, il che lo rende un processo economico e non dispendioso che può essere utilizzato per produrre forme complesse.

Le caratteristiche della lega di alluminio sono le seguenti:

I metalli come l'alluminio possiedono una caratteristica nota come plasticità, ovvero la capacità del materiale di desmodellare sotto l'azione di elevate forze esterne. L'alluminio possiede la capacità di mantenere la propria stabilità strutturale. La duttilità delle leghe di alluminio definisce la loro lavorabilità e le circostanze in cui è possibile effettuare la pressofusione.

Mentre le leghe di alluminio hanno una portata di 50% rispetto all'acciaio, il loro coefficiente di attrito sulle superfici degli stampi è tre volte superiore. Ciò comporta un elevato incollaggio, una bassa lavorabilità e una scarsa duttilità durante le operazioni di forgiatura.

Come forgiare l'alluminio: Una guida completa

La forgiatura dell'alluminio è un processo che consiste nel pressare l'alluminio in varie configurazioni progettuali utilizzando una pressa o un martello per la forgiatura. Questo processo consente di replicare vari prototipi di design per uso industriale come la difesa, l'automobile e l'aerospaziale.

Fase 1: Preparazione

In primo luogo, la billetta di alluminio deve essere di provenienza adeguata, vale a dire pura, priva di impurità e delle dimensioni giuste per l'uso previsto.

Fase 2: Riscaldamento

Riscaldare la billetta alla giusta temperatura prima del processo di forgiatura. Questa fase rende l'alluminio più malleabile dell'acciaio e quindi più facile da lavorare rispetto a quest'ultimo. La temperatura dipende dal particolare tipo di lega e dalla forma del prodotto finale che si vuole ottenere. In genere, le leghe di alluminio vengono forgiate a temperature comprese tra 700 e 950 gradi, ma alcune leghe possono richiedere fino a 1100 gradi.

Fase 3: Forgiatura dell'alluminio

Quando la billetta raggiunge la temperatura richiesta, è pronta per la forgiatura. In un'officina di forgiatura si usa una grande forza per modellare l'alluminio attraverso l'uso di una pressa o di un martello. Il processo di forgiatura prevede tre fasi principali:Il processo di forgiatura prevede tre fasi principali:

• Innalzamento: Esercitare una pressione su un'estremità della billetta per allungarla e renderla più sottile.
• Trafilatura: La billetta viene quindi stirata fino a raggiungere la lunghezza e la forma desiderate della barra.
• Finitura: consente di replicare la forma finale e di eliminare il materiale non necessario dalla superficie dei pezzi.

Fase 4: raffreddamento

L'alluminio forgiato viene poi raffreddato gradualmente a temperatura ambiente. La tempra ad alta velocità può portare alla formazione di cricche o distorsioni, in particolare nei forgiati di grandi dimensioni.

Fase 5: Lavorazione e finitura superficiale

Questo processo prevede l'utilizzo di strumenti come trapani o utensili da taglio per modellare i pezzi forgiati nella forma e nelle dimensioni finali desiderate. La fase finale del processo consiste nel lucidare o rivestire il materiale per migliorarne la finitura superficiale e garantire che non si corroda facilmente in futuro.

La forgiatura dell'alluminio è un processo comune che prevede la modellazione dei metalli attraverso l'applicazione di una forza e viene utilizzato per produrre un'ampia gamma di prodotti, da piccoli pezzi a grandi strutture.

Consigli utili per la forgiatura dell'alluminio

Considerate i seguenti suggerimenti per garantire il successo della forgiatura dell'alluminio:

1. Selezionare la lega di alluminio corretta: Selezionare la lega appropriata per il prodotto, poiché leghe diverse hanno temperature di forgiatura e proprietà diverse.
2. Gestire la temperatura: Assicurarsi che la billetta di alluminio sia alla temperatura appropriata per la particolare lega, osservandola frequentemente.
3. Utilizzare l'attrezzatura giusta: Utilizzare una pressa per forgiatura o un martello con il giusto tonnellaggio e la giusta corsa per il lavoro da svolgere.
4. Collaborare con aziende specializzate nella forgiatura dell'alluminio: Per chi è alle prime armi con la forgiatura dell'alluminio, è consigliabile rivolgersi a un'azienda che opera nel settore da tempo, come Sincere Tech. L'azienda può aiutarvi a scegliere la lega, la temperatura e l'attrezzatura giusta, oltre a fornirvi una guida durante il processo di forgiatura.

Vantaggi delle parti in alluminio forgiato

I componenti in alluminio forgiato offrono numerosi vantaggi, tra cui:I componenti in alluminio forgiato offrono numerosi vantaggi, tra cui:

La forza

La forgiatura dell'alluminio crea pezzi più robusti rispetto a quelli creati attraverso la fusione e la lavorazione. Il flusso dei grani nel materiale si conforma alla forma del componente durante la forgiatura, aumentando la resistenza del materiale e quindi la durata del componente. L'alluminio forgiato è anche preferito nelle applicazioni in cui i componenti sono sottoposti a carichi d'urto ripetuti, carichi ciclici e altre condizioni di stress.

Costo

La forgiatura dell'alluminio è generalmente più economica in termini di tempi di consegna, costo del materiale e altre considerazioni sulla produzione. Rispetto alla pressofusione di alluminio, la forgiatura è relativamente più economica in termini di utensili e ha un tasso di produzione più elevato.

Caratteristiche meccaniche

La formatura dei metalli modifica la microstruttura delle leghe di alluminio in modo positivo, migliorandone le caratteristiche meccaniche. Questo processo aumenta la resistenza alla trazione, il carico di snervamento, la tenacità e le proprietà di fatica.

Durata e affidabilità

Altre tecniche di formatura dell'alluminio possono produrre pezzi con porosità e vuoti, che possono compromettere le prestazioni. Questi problemi sono risolti dalla forgiatura, che prevede l'applicazione di forze di compressione che migliorano le prestazioni, la resistenza e l'affidabilità dei prodotti forgiati.

Precisione dimensionale

L'alluminio è una lega esente da ritiro nella forgiatura, poiché viene riscaldato alla sua temperatura di ricristallizzazione, sia leggermente inferiore che superiore. Le billette di alluminio vengono lavorate in forma solida e quindi i prodotti finali possiedono un elevato grado di precisione in termini di dimensioni.

Conservazione della proprietà

Il processo di forgiatura non altera in alcun modo le eccellenti caratteristiche dell'alluminio. Il metallo viene piegato, contorto e deformato senza che nessuno dei suoi attributi positivi venga intaccato.

Riduzione dei rifiuti di materiale

Il settore manifatturiero odierno si concentra principalmente sulla minimizzazione degli scarti per risparmiare sui costi, e si stanno apportando innovazioni per adottare tecniche che non abbiano impatti negativi sull'ambiente. Nella forgiatura dell'alluminio, le scorie si formano durante la forgiatura a stampo aperto e chiuso e possono essere facilmente utilizzate e riciclate dopo il completamento del ciclo. Pertanto, la produzione di materiale di scarto è piuttosto bassa, si può dire trascurabile. L'alluminio è uno dei metalli più riciclati al mondo e questa proprietà lo rende ideale per le applicazioni che richiedono componenti sostenibili o prodotti in grado di adattarsi ad ambienti difficili. .

Produzione ad alto volume

La forgiatura dell'alluminio è un approccio rigoroso alla lavorazione dei metalli che consente di creare migliaia di componenti intricati e dettagliati in tempi minimi. Il processo richiede di solito meno tempo dalla trasformazione del progetto al completamento del prodotto, che può essere anche di soli due mesi. La forgiatura dell'alluminio è un processo che produce una grande quantità di prodotti in alluminio, ma con una produzione minima di scarti.

Punti di forza

Alluminio forgiatura è diventato un metodo di produzione adattabile e tra i più efficaci e diffusi in diversi settori industriali. L'osservanza dei passaggi e dei suggerimenti forniti in questa guida porterà al successo della forgiatura dell'alluminio e alla produzione di prodotti di qualità che soddisfano i requisiti dei clienti. Si raccomanda di scegliere la giusta lega di alluminio, di controllare la temperatura, di utilizzare strumenti adeguati e di collaborare con un'azienda di forgiatura esperta. È quindi possibile fabbricare prodotti in alluminio che soddisfino i più elevati standard qualitativi e prestazionali utilizzando i giusti metodi di preriscaldamento, forgiatura, raffreddamento e finitura.

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