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La formatura è un tipo di processo di produzione ampiamente utilizzato in tutto il mondo ed è una delle vecchie tecniche. Di seguito sono riportati i punti di cui parleremo in dettaglio in questo articolo:

Contenuti

Cosa si sta formando? | Fondamenti dei processi di formatura dei metalli

Formatura/La formatura del metallo è un processo in cui il materiale si deforma plasticamente per ottenere la forma richiesta mediante l'applicazione di una forza in modo tale che la sollecitazione generata dovrebbe essere maggiore o uguale a tensione di snervamento, e contemporaneamente, dovrebbe essere inferiore a stress estremo del materiale.

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Tipi di processo di formatura | Processo di formatura nella produzione | Processi di formatura dei metalli sfusi | Processi di formatura dei metalli | Operazioni di formatura | Tipo di operazioni di formatura | Diversi tipi di formatura | | Classificazione del processo di formatura dei metalli | Tipi di formatura plastica

Formatura del metallo:

1) Formatura di metalli in serie:

Forgiatura
rotolamento
Estrusione
Formatura del filo

2) Formatura lamiera

Curvatura
Disegno a coppa profonda
tosatura
Stiramento
Filatura

3) Formatura avanzata dei metalli

Formatura super plastica
Elettroformatura
Fine e operazione bancaria
Idroformatura
Formatura laser
Formatura della polvere

Evoluzione della microstruttura nei processi di formatura dei metalli

Quando si esegue la formatura del metallo, il materiale viene sottoposto a sollecitazioni molto elevate per modificarne la forma. Il cambiamento microstrutturale nel materiale avviene. Ma la formazione dei cristalli si riorganizza solo se si tratta di lavorazione a caldo, cioè lavorata al di sopra del temperatre di ricristallizzazione. Cioè il materiale viene riscaldato al di sopra della sua temperatura di ricristallizzazione e viene eseguita la formatura.

Temperatura nei processi di formatura | Processi di formatura dei metalli a caldo | Processi di formatura a freddo dei metalli | Effetto della temperatura sul processo di formatura dei metalli

La temperatura è un fattore molto importante nel processo di produzione, poiché le proprietà del materiale sono una funzione della temperatura.
Il processo di lavorazione in formatura è diviso in tre parti sulle basi della temperatura:
1. Lavorazione a freddo
2. Lavoro a caldo
3. Lavorazione a caldo
Prima di definire i punti precedenti, facci sapere qual è la temperatura di ricristallizzazione.

Temperatura di ricristallizzazione:

La temperatura alla quale il materiale riforma la disposizione del suo cristallo è nota come temperatura di ricristallizzazione.
È un valore unico per ogni materiale
Piombo, Stagno, Zinco e Cadmio è il materiale la cui temperatura di ricristallizzazione è uguale alla temperatura ambiente e quindi il lavoro svolto su questi materiali è sempre un lavoro a caldo.
La temperatura di ricristallizzazione varia da 0.5 a 0.9 volte la temperatura di fusione del materiale.

Lavorazione a freddo:

Quando si lavora sul materiale, quando la temperatura del materiale è inferiore alla temperatura di ricristallizzazione, tale lavoro rientra nella categoria della lavorazione a freddo.
La quantità di forza ed energia richiesta nella lavorazione a freddo è molto elevata.
La precisione è abbastanza buona nella lavorazione a freddo rispetto ad altri.
Proprietà come Forza e Durezza aumentano.
Mentre le proprietà come malleabilità e duttilità si riducono.
L'attrito che agisce nella lavorazione a freddo è basso.

Caldo-lavoro:

Quando si lavora sul materiale ad una temperatura superiore alla lavorazione a freddo ma inferiore alla temperatura di ricristallizzazione, si rientra nella categoria della lavorazione a caldo.
È preferibile rispetto alla lavorazione a freddo quando la quantità di forza applicata è inferiore.

Lavorazione a caldo:

Quando si lavora sul materiale, la temperatura del materiale è maggiore della temperatura di ricristallizzazione, tale lavoro rientra nella categoria della lavorazione a caldo.
La quantità di forza ed energia richiesta nella lavorazione a caldo è inferiore.
La precisione si mantiene scarsa nelle lavorazioni a caldo rispetto ad altri.
Proprietà come Resistenza e Durezza diminuiscono.
Mentre le proprietà come malleabilità e duttilità aumentano.
L'attrito che agisce nella lavorazione a caldo è elevato.

Tipi di processo di formatura a freddo

Tecniche di formatura a freddo: processo di spremitura, processo di piegatura, processo di trafilatura e processo di tranciatura.

Il processo di spremitura consiste in:

Processo di laminazione,
Processo di estrusione,
Processo di forgiatura,
Processo di dimensionamento

Il processo di piegatura consiste in:

Processo di piegatura dell'angolo,
Processo di piegatura a rulli,
Processo di formatura a rulli,
Processo di cucitura,
Processo di raddrizzatura
Il processo di taglio consiste in:
Processo di taglio della lamiera,

Soppressione.

Il processo di disegno consiste in:
Processo di trafilatura,
Processo di trafilatura del tubo,
Processo di filatura del metallo,
Processo di trafilatura della lamiera,
Processo di stiratura

Attrito e lubrificazione nel processo di formatura dei metalli | Attrito nel processo di formatura dei metalli

l'attrito nella formatura del metallo avviene a causa dello stretto contatto della superficie del pezzo in lavorazione e dell'utensile (stampo, punzone) ad alta pressione (anche ad alta temperatura per alcune operazioni).
Questa alta pressione, alta sollecitazione di compressione e anche l'attrito gioca un ruolo molto importante nella formazione del prodotto.
Ma oltre il 50% di energia è necessario per superare questo attrito.
La qualità della superficie è ritardata, la durata dell'utensile e della matrice è ridotta.
Per superare tali effetti indesiderati viene introdotta la lubrificazione

Per vincere l'attrito si procede alla lubrificazione:

Lubrificazione nel processo di formatura dei metalli | Tipi di lubrificanti utilizzati nella formatura dei metalli

La formatura dei metalli utilizza la lubrificazione: film a base d'acqua, a base di olio, sintetico e solido

A base d'acqua: vanno bene per il raffreddamento ma hanno meno potere lubrificante. Sono principalmente utilizzati per applicazioni ad alta velocità.
A base di olio: supera gli inconvenienti del lubrificante a base d'acqua ma manca la solubilità dell'additivo.
Sintetico: con solubilità fornisce anche una buona lubricità.
Film solido: può essere utilizzato con o senza olio/acqua, utilizzato principalmente per applicazioni ad alta pressione, bassa velocità e bassa temperatura.

Vantaggi e svantaggi del processo di formatura dei metalli

vantaggi:

Lo spreco di materiale è trascurabile o nullo (poiché non è coinvolta alcuna azione di taglio/taglio).
Il grano può essere orientato nella direzione richiesta
Con la lavorazione a freddo si rafforza e la durezza aumenta, mentre con la lavorazione a caldo aumenta la duttilità e la malleabilità.

Vedi anche Filtro passa basso attivo: 13 fatti che la maggior parte dei principianti non sa!

limitazioni:

La forza e l'energia richieste sono molto elevate
L'automazione è necessaria, quindi è costosa
Tranne la forgiatura, tutti gli altri processi possono produrre una sezione trasversale uniforme.
Crossover e undercut sono difficili da produrre.

Applicazioni del processo di formatura dei metalli

Canali di forma diretta.
Tubi senza saldatura
Anelli di turbina.
Prodotti hardware come unghie, grandine
Strumenti agricoli utilizzati per segare e tagliare.
Prodotti militari
Porte delle parti della struttura dell'automobile, scudo esterno del corpo.
Diversi prodotti in plastica

rotolamento

La rullatura è un processo in cui si ottiene la forma richiesta facendo passare il materiale attraverso rulli. Questi rulli sono posti con distanza tra loro, che è definita dallo spessore richiesto del prodotto in uscita. Poiché il materiale è costretto a passare attraverso questo spazio, l'elevata forza viene applicata anche dai rulli. Il numero di rulli dipende dall'applicazione della forza.

PROCESSO DI FORMATURA — processo di laminazione

Il rotolamento viene effettuato con i seguenti metodi:

1.) Laminazione a caldo

2.) Laminazione a freddo

3.) Applicando la tensione anteriore e posteriore

Formatura a rullo (a caldo)

La laminazione a caldo è un processo di laminazione (noto anche come lavorazione a caldo) quando il materiale viene riscaldato al di sopra della sua temperatura di ricristallizzazione prima di passarlo attraverso i rulli.
La malleabilità e la duttilità aumentano mentre la forza e la durezza diminuiscono
La finitura superficiale e la precisione delle dimensioni sono scarse
La forza e l'energia richieste sono inferiori rispetto alla laminazione a freddo
L'attrito è alto

Formatura a rullo (a freddo)

La laminazione a freddo è un processo di laminazione (noto anche come lavorazione a freddo) quando il materiale viene riscaldato al di sotto della sua temperatura di ricristallizzazione prima di passarlo attraverso i rulli.
La malleabilità e la duttilità diminuiscono mentre la forza e la durezza aumentano
La finitura superficiale e la precisione delle dimensioni sono eccellenti
La forza e l'energia richieste sono maggiori rispetto alla laminazione a caldo
L'attrito è basso

Tipi di macchine per la profilatura del rullo

Laminatoi a due altezze
Laminatoi a tre altezze
Laminatoi a quattro altezze
Laminatoio a grappolo
Laminatoio planetario
Laminatoio tandem

Processi e applicazioni di formatura della lamiera | Processi di formatura lamiera e progettazione stampi | Processo di profilatura della lamiera | Processi e applicazioni di formatura della lamiera

Nell'operazione di formatura della lamiera il materiale si deforma plasticamente e non viene eseguita alcuna azione di taglio.

La forza applicata nell'operazione di formatura della lamiera è maggiore della sollecitazione di snervamento in modo da sopportare la deformazione ma minore della sollecitazione ultima poiché non viene eseguita l'azione di taglio nel processo di formatura.

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Diversi tipi di processi di formatura della lamiera | Tipi di processo di formatura della lamiera | Tipi di processi di formatura della lamiera

Curvatura
Disegno a coppa profonda
tosatura
Stiramento
Filatura

Curvatura

La piegatura è un'operazione di formatura della lamiera in cui il metallo viene piegato nella direzione richiesta applicando una forza con l'aiuto di componenti di punzoni e matrici. Quando si verifica la piegatura, gli strati esterni del foglio passano attraverso la tensione mentre lo strato interno passa attraverso la compressione. Se lo stiramento è eccessivo, potrebbe esserci la possibilità di spostare il piano neutro verso il centro di curvatura.

Stiratura | Tipi di stiramento

È un processo di formatura della lamiera in cui il foglio selezionato viene allungato e piegato continuamente su uno stampo per ottenere la forma richiesta. Acquisisce la forma del dado.

Tipi di stiramento:

Stiramento longitudinale
Stiramento trasversale

Processo di formatura del metallo di imbutitura profonda

La produzione di tazze da un foglio grezzo grezzo con l'aiuto del punzone e della matrice è chiamata processo di imbutitura profonda o imbutitura a tazza, qui il materiale viene deformato plasticamente per ottenere la forma richiesta. È un'operazione di formatura della lamiera quindi nessuna azione di taglio. Il punzone viene utilizzato per applicare la forza per creare una deformazione plastica del materiale. E ottiene la forma dello stampo e dei punzoni durante una serie di piegature, stiramenti, raddrizzamenti per produrre una parete di deformazione verticale di un componente imbutito.

Processo Guerin di formatura dei metalli

La formatura dei metalli con processo guerin è un processo di formatura delle lamiere. In questo processo la lamiera viene stampata con un punzone di aiuto per ottenere il risultato desiderabile. È semplice modellare la lamiera mediante processo di stampaggio.

Processo di formatura della pressa del metallo

La formatura della pressa metallica è un processo molto semplice in cui la lamiera viene fissata con l'aiuto dei morsetti e sagomata con l'aiuto di matrici e punzoni. È lo stesso del processo di stampaggio.

Processo di filatura nella formatura dei metalli | Processo di filatura nella formatura della lamiera

In questo processo viene utilizzato come prodotto grezzo il disco della lamiera. È bloccato sul filatoio contro il mandrino. Il disco di lamiera viene premuto contro il mandrino rotante ad alta velocità con l'aiuto dell'utensile di pressatura. Gli oggetti simmetrici sono fabbricati in questo processo. Può essere eseguito sulla macchina CNC.

Processo di profilatura in lamiera

La profilatura in lamiera è un processo in cui la forma/dimensione richiesta si ottiene facendo passare la lamiera attraverso dei rulli. Questi rulli sono posti con una distanza tra loro, che è definita dallo spessore richiesto del prodotto in uscita. Poiché il materiale è costretto a passare attraverso questo spazio, l'elevata forza viene applicata anche dai rulli. Il numero di rulli dipende dall'applicazione della forza

Vedi anche 11+ Esempio di equilibrio termico: spiegazioni dettagliate

Tipi di profilatura a rulli

Laminatoi a due altezze
Laminatoi a tre altezze
Laminatoi a quattro altezze
Laminatoio a grappolo
Laminatoio planetario
Laminatoio tandem

Difetti nel processo di formatura della lamiera

Difetti nella lamiera:

ruga: la piega che si crea all'interno del componente imbutito è chiamata ruga. Può essere eliminato applicando una forza di tenuta del grezzo lungo la piastra a nastro.

Difetti dell'orecchio: La piegatura creata all'estremità della flangia del componente imbutito è chiamata difetto dell'orecchio. Viene generato a causa della sollecitazione di compressione circonferenziale o delle proprietà anisotrope del materiale.

Può essere eliminato tagliando il materiale dopo l'operazione di imbutitura mediante processo di rifilatura. La quantità di materiale rifilato rientra nel margine di rifilatura.

graffi: In un processo di imbutitura a causa dell'attrito presente tra il componente e lo stampo si generano graffi che riducono la qualità della superficie. Può essere eliminato con una corretta lubrificazione.

Crepa o frattura d'angolo: la crepa o frattura d'angolo si genera nella parte inferiore dei componenti imbutiti a causa dell'assottigliamento del materiale e della concentrazione delle sollecitazioni.

Buccia d'arancia: Quando la ricottura del componente imbutito viene eseguita al di sopra della temperatura di ricristallizzazione, si osserva che il grano si espande indipendentemente e produce una dimensione grossolana del grano. Che ha una struttura come la buccia d'arancia. Pertanto è chiamato come buccia d'arancia.

Vantaggi e svantaggi del processo di formatura della lamiera | Vantaggi del processo di formatura della lamiera

Vantaggio:

Il tasso di produzione è alto
Minimo spreco
Densità uniforme
Processo semplice
Molta forza
Buona finitura superficiale

Svantaggio:

Elevata forza richiesta
Macchinari pesanti
Automazione richiesta
Un po' scarso nel mantenere la precisione

Forgiatura

La forgiatura è un processo in cui il materiale si deforma plasticamente per ottenere la forma richiesta applicando un'elevata forza di compressione con l'aiuto di martelli. La forza di compressione viene applicata più volte in un punto particolare per ottenere il prodotto finale.

Per lo più la forgiatura utilizza un processo di lavorazione a caldo.

Estrusione | Processo di formatura del metallo per estrusione | Processo di estrusione nella formatura dei metalli

L'estrusione è un processo in cui una billetta viene posizionata all'interno del cilindro fisso con un'estremità attaccata all'apertura con uno stampo (forma di uscita) e l'altra estremità ha un pistone per applicare la forza.

Quando la forza viene applicata a una billetta solida, agisce in modo idrostatico compressivo.

Ad un certo punto, questo valore raggiungerà il valore dello stress di flusso del materiale, dove l'intero materiale solido diventerà estremamente morbido, come un gel, e scorrerà attraverso lo stampo, con la forma dello stampo.

Tipi di estrusione:

1) Estrusione diretta/diretta: Estrusione idrostatica.

2) Estrusione all'indietro/indiretta: Estrusione a impatto o estrusione inversa.

Trafilatura | Processo di formatura del metallo di disegno

La trafilatura è un processo in cui alla billetta viene data la forma dell'output richiesto tirandola attraverso uno stampo anziché applicando la forza dall'indietro come l'estrusione.

Un tipico disegno cablato può essere suddiviso in quattro zone.

Zona 1: Zona di deformazione

Il diametro di ingresso della zona è uguale al diametro dell'asta della zona, mentre il diametro di estremità è il diametro del filo che deve essere. Pertanto in questa zona avviene qualsiasi deformazione necessaria per trasformare la vergella in filo. È conosciuta come la zona di deformazione. L'angolo totale incluso della superficie dello stent della zona di deformazione è chiamato angolo di matrice o angolo di deformazione.

Zona 2: Zona di lubrificazione

Questa zona viene utilizzata per fornire lubrificante per ridurre l'attrito e consentire che il processo si svolga senza intoppi. Se non viene fornita la lubrificazione, la finitura superficiale del filo è opaca, ruvida e sgradevole.

Zona 3: zona di dimensionamento

Questa zona viene utilizzata solo per mantenere lo stesso carico per un po' di tempo per convertire la deformazione elastica in deformazione plastica permanente.

Zona 4: uscita o zona di sicurezza

Questa zona viene utilizzata per la raccolta di lubrificanti ad alta pressione e ad alta temperatura.

Punzonatura processo di formatura del metallo

La punzonatura è un processo in cui il punzone viene utilizzato per applicare la forza sul pezzo da lavorare per ottenere l'output richiesto e il risultato può essere la forma dell'azione di taglio/taglio a seconda del materiale. Viene utilizzato principalmente per creare fori in una lamiera.

Processi avanzati di formatura dei metalli | Processo avanzato di formatura dei metalli

Formatura super plastica
Elettroformatura
Fine e operazione bancaria
Idroformatura
Formatura laser
Processo di formatura del metallo in polvere

Processo di formatura del metallo in polvere

La formatura dei metalli è un processo in cui la materia prima è sotto forma di polvere ed è ben miscelata per la composizione del prodotto in uscita desiderata. La polvere viene spinta nello stampo e il punzone viene utilizzato per applicare la forza e mantenerla per un po'. Per aumentare la densità del prodotto viene introdotta anche l'applicazione a caldo. È utilizzato per la produzione di cuscinetti autolubrificanti.

Processo di formatura del metallo tranciato

La tranciatura è il processo specializzato di formatura dei metalli di precisione che include l'estrusione a freddo e tecniche di stampaggio avanzate. Fornisce prodotti puliti e di buona precisione dimensionale, ma il costo è molto elevato.

Principalmente utilizzato per la produzione di automobili e componenti elettronici

Tipi di plastica per la formatura sotto vuoto

Acrilonitrile-butadiene-stirene
Acrilico – Perspex
Co-Poliestere
Polistirolo
policarbonato
polipropilene
polietilene

Vedi anche Igroscopico vs Idroscopico: 7 Confronto Importante

FAQ'S

Quali sono i diversi processi di formatura dei metalli | Tipi di processo di formatura dei metalli | quali sono i diversi tipi di formatura | Esempio di processo di formatura del metallo

1) Formatura di metalli in serie:

Forgiatura
rotolamento
Estrusione
Formatura del filo

2) Formatura lamiera

Curvatura
Disegno a coppa profonda
tosatura
Stiramento
Filatura

3) Formatura avanzata dei metalli

Formatura super plastica
Elettroformatura
Fine e operazione bancaria
Idroformatura
Formatura laser
Processo di formatura del metallo in polvere

Processo di formatura della lamiera

Curvatura
Disegno a coppa profonda
tosatura
Stiramento
Filatura

Processi di formatura dei metalli a caldo

Quando si lavora sul materiale ad una temperatura maggiore della temperatura di ricristallizzazione, tale lavoro rientra nella categoria delle lavorazioni a caldo.
La quantità di forza ed energia richiesta nella lavorazione a caldo è inferiore.
La precisione si mantiene scarsa nelle lavorazioni a caldo rispetto ad altri.
Proprietà come resistenza e durezza diminuiscono mentre le proprietà come malleabilità e duttilità aumentano.
L'attrito che agisce nella lavorazione a caldo è elevato.

Processo di formatura dei metalli nell'industria automobilistica

Per lo più la formatura della lamiera viene utilizzata nell'industria automobilistica.

Quali sono i difetti nel processo di formatura dei metalli

Difetti di rotolamento:

Diffusione: In una laminazione quando il materiale si diffonde lungo la larghezza tale difetto è chiamato diffusione. Generalmente quando lo spessore della striscia è molto elevato e la larghezza è inferiore al materiale distribuito lungo la direzione della larghezza

Alligatore: A causa del taglio eccessivo lungo un piano di taglio di una striscia di materia prima, a volte si frattura dal centro e crea una struttura simile alla bocca dell'alligatore. Pertanto è chiamato come il difetto alligatore.

ondulazione: A causa della proprietà anisotropa del materiale tecnico un'ondulazione che ho generato sui componenti laminati, tale difetto è chiamato difetto di ondulazione.

Difetti di estrusione:

Difetti del bambù: crepa morbida lungo la superficie del componente.

Coda di pesce: Si verifica quando si esegue l'estrusione a caldo con impurità nella billetta. Viene anche chiamato difetto di piping. Crea il buco del lavandino alla fine della billetta.

Esplosione centrale: Center burst sono le crepe interne presenti nel prodotto.

Difetti di formatura della lamiera:

Grinza: la piegatura creata all'interno del componente imbutito è chiamata ruga. Può essere eliminato applicando una forza di tenuta del pezzo grezzo lungo la piastra a nastro.

Difetti dell'orecchio: La piegatura creata all'estremità della flangia del componente imbutito è chiamata difetto dell'orecchio. Viene generato a causa della sollecitazione di compressione circonferenziale o delle proprietà anisotrope del materiale. Può essere eliminato tagliando il materiale dopo l'operazione di imbutitura mediante processo di rifilatura. La quantità di materiale rifilato rientra nel margine di rifilatura.

Crepa o frattura d'angolo: cricche o fratture d'angolo si generano nella parte inferiore dei componenti imbutiti a causa dell'assottigliamento del materiale e della concentrazione delle sollecitazioni.

Il processo di pannellatura del metallo è ancora in uso oggi?

Sì, la battitura del pannello è ancora usata oggigiorno. Per lo più in piccole officine automobilistiche per recuperare la parte del danno.

Quali fattori influenzano la formabilità nella formatura dei metalli

Proprietà come duttilità, malleabilità e formabilità sono importanti nella formatura dei metalli.

C'è qualche differenza tra il processo di lavorazione della lamiera e il processo di formatura della lamiera?

Sì, nella lavorazione della lamiera si tratta di taglio/tranciatura oltre all'azione di formatura ma nella formatura della lamiera la lamiera non subisce l'azione di taglio. La formatura della lamiera è una sottoparte della lavorazione dei metalli.

Qual è la differenza tra i processi di formatura e sagomatura

La formatura è il processo in cui la billetta viene convertita e si forma in una forma particolare con l'applicazione della forza di compressione. Le variazioni di volume sono trascurabili.

La modellatura è il processo in cui il materiale viene tagliato e lavorato per ottenere il prodotto di output richiesto. Gli utensili da taglio affilati vengono utilizzati per lavorare il materiale. Il cambio di volume avviene.

Quali sono alcuni usi comuni per la lamiera?

In automobile, copertura di aeromobili.

Negli elettrodomestici: rivestimento in ferro, corpo lavatrice, pale di ventilatori, utensili da cucina ecc.

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Per saperne di più, leggi Processo quasi statico.

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