Casseforme: vantaggi e svantaggi

Il termine "formatura" indica un'ampia serie di processi produttivi in cui la forma di una materia prima viene modificata in un prodotto. Questo processo è chiamato anche "deformazione plastica", la distorsione permanente che si verifica quando un materiale viene sottoposto a vari metodi, tra cui sollecitazioni di flessione, compressione, torsione o trazione. Queste sollecitazioni fanno sì che il materiale si pieghi, si torca, si deformi, si tagli, si allunghi o si comprima. Un altro termine comune nella produzione è "formatura dei metalli". Queste operazioni sono comunemente utilizzate per i prodotti dei settori aerospaziale, automobilistico, edile e di altri settori produttivi.

La crescente adozione di macchinari automatizzati, tra cui cambiautensili, robotica e sistemi di movimentazione automatica dei materiali, ha migliorato la qualità e l'efficienza del settore della formatura dei metalli. L'aumento dell'utilizzo della tecnologia ha consentito una maggiore flessibilità e reattività del mercato. Di conseguenza, si prevede che il settore della formatura dei metalli crescerà nel prossimo futuro.

I processi di formatura dei metalli sono generalmente caratterizzati da tre tipi di operazioni. Si tratta della formatura di lamiere, della formatura in massa e della formatura di polveri metalliche.

La formatura della lamiera utilizza spesso presse idrauliche per formare i pezzi con forze di taglio o di trazione. Per deformare plasticamente il metallo, è necessario utilizzare forze significativamente superiori al limite di snervamento dei materiali metallici. Le operazioni comprendono altri processi come la piegatura, la compressione e la cesoiatura.

La formatura della lamiera comprende le seguenti operazioni:

• Piegatura - Questa operazione utilizza uno stampo per pressare il materiale e creare un angolo particolare.
• Arricciatura - Questo processo di lavorazione della lamiera consente di smussare gli spigoli vivi e irregolari del materiale.
• Trafilatura profonda - Questa operazione, chiamata anche "trafilatura a tazza", posiziona il materiale su uno stampo cavo a forma di tazza e un punzone forza il materiale nella cavità dello stampo finché il materiale non assume la forma della cavità dell'utensile.
• Idroformatura - Questo processo utilizza un fluido idraulico ad alta pressione per formare i materiali in uno stampo nella forma desiderata. I materiali più comuni sono alluminio, ottone, rame, acciaio e acciaio inox.
• Cesoiatura - Questo processo utilizza una pressa con utensili per tagliare il metallo a causa della forza esercitata.
• Stiramento - Lo stiramento è un processo che piega e stira simultaneamente il materiale su uno stampo. Il risultato sono contorni lisci e privi di rughe.

Le operazioni di formatura in massa sono utilizzate quando il rapporto volume del metallo è superiore all'area superficiale. I materiali hanno un basso rapporto superficie/volume. Il processo di formatura in massa funziona anche grazie a diverse forze, tra cui la forza di taglio e la combinazione di forza di trazione e compressione. 

La formatura in massa comprende i seguenti processi:

• Processo di estrusione - Il metallo viene riscaldato ad alte temperature per diventare un fluido che viene poi compresso in una matrice per formare i pezzi.
• Processo di forgiatura - Il metallo viene riscaldato a temperature più elevate, inserito in uno stampo e utilizza una forza di compressione per modellare il pezzo. Inizialmente questo processo utilizzava un martello per comprimere il metallo in forma.
• Processo di laminazione - Questo processo utilizza due o più rulli che alimentano il materiale della piastra metallica per ridurne lo spessore e creare una finitura superficiale liscia. Il metallo non viene rimosso, ma spostato; la larghezza del materiale aumenta al diminuire dello spessore.
• Schiacciamento - Uno stampo riscaldato forma un pezzo dal metallo fuso inserito in un lato dello stampo. Quando il pezzo si avvicina alla solidità, l'altro lato dello stampo viene posizionato sulla prima parte e viene esercitata una forza di compressione. Una volta solidificato, il pezzo finito viene rimosso dagli stampi.
• Trafilatura - Questo processo è simile all'estrusione, tranne per il fatto che il materiale viene tirato attraverso una matrice per assumere l'area della sezione trasversale dell'apertura della matrice. Questa operazione è utilizzata per fili e barre.

La formatura dei metalli in polvere è un processo popolare che utilizza polveri metalliche fuse per creare prodotti più complessi. Questo processo viene solitamente realizzato con attrezzature controllate da computer e utensili complessi. Questi metodi spesso escludono operazioni aggiuntive come la lavorazione, la lucidatura, la rettifica, ecc.

Tra gli esempi si possono citare le seguenti operazioni:

• Stampaggio per estrusione di polvere - La polvere viene compressa attraverso un'apertura più piccola dello stampo dopo averne assunto la forma.
• Forgiatura della polvere - Si tratta di un processo in cui una piccola quantità di metallo viene riscaldata e forzata attraverso l'apertura di uno stampo per creare un piccolo pezzo di metallo simile alla polvere.
• Stampaggio a iniezione di polveri - Una miscela di polveri metalliche e un legante come la cera viene sottoposta a compattazione con una vite per creare pressione. Il materiale finito esce dall'apertura dello stampo dopo aver preso la sua forma.

I materiali più comunemente utilizzati nei processi di formatura dei metalli includono materiali ferrosi come acciai a basso tenore di carbonio e materiali non ferrosi come alluminio, rame e leghe simili.

La formatura dei metalli è estremamente diffusa nella produzione fin dalla rivoluzione industriale. Ecco alcuni dei numerosi vantaggi della formatura dei metalli:

• Forme del materiale - Si adatta a una varietà di forme del materiale, dalla lamiera ai tubi.
• Scarti - Gli scarti sono spesso minimi, se non addirittura nulli, con una dissipazione minima o nulla delle materie prime.
• Semplici ed efficienti - Metodi collaudati e affidabili hanno perfezionato i processi per molte generazioni. La robotica e l'automazione migliorano ulteriormente i ritmi di produzione, l'efficienza e la qualità.
• Resistenza - Il processo di formatura rafforza i prodotti e migliora le proprietà meccaniche complessive degli articoli.
• Utensili - Gli utensili sono in genere poco costosi, semplici e versatili.
• Varietà - Questi processi sono utilizzati per produrre una varietà di forme.

Nota: con l'automazione è possibile raggiungere livelli elevati di qualità e produttività, eliminando l'errore umano.

Gli svantaggi della formatura dei metalli possono includere i seguenti elementi:

• Tolleranze - Le tolleranze possono subire variazioni significative, soprattutto per quanto riguarda gli spessori.
• Limitazioni di spessore - Questi processi presentano limitazioni di spessore.
• Costi di produzione - I tempi di ciclo possono essere più lenti, le attrezzature hanno requisiti di potenza elevati e costi elevati di attrezzature e utensili.