Imbutitura a pareti sottili invece di tornitura: eliminazione di un'operazione di lavorazione meccanica da un particolare a doppia tolleranza
Se un componente deve rispettare una tolleranza sul diametro internoesul diametro esterno, la trafilatura profonda si conclude solitamente con una o due operazioni di tornitura. L'alternativa è la ricalcatura a parete sottile: la parete viene assottigliata tra una matrice e un punzone dimensionati sui due diametri, cosicché il pezzo esce dalla pressa con entrambi già formati.
Questa pagina mette a confronto la stiratura con le quattro alternative che normalmente richiedono tornitura: barra tonda, estrusione a freddo da barra, fusione e forgiatura.
Le quattro modalità di lavorazione e cosa cambia con la ricalcatura
| Stabilimento | Operazioni prima del completamento del pezzo | Cosa rimuove la stiratura a freddo |
|---|---|---|
| Barra tonda, tornita | Segare, sfacciare, tornire il diametro esterno, alesare il diametro interno, troncare, sbavare | L'intera operazione di tornitura. Il materiale tra la barra e la parete finita diventa truciolo; un pezzo stirato parte da nastro a spessore prossimo a quello finito |
| Estrusione a freddo + tornitura | Estrusione near-net da barra, seguita da tornitura dell'alesaggio e, di norma, della superficie esterna | Un'unica passata di tornitura completa: l'alesaggio e la superficie esterna sono definiti dal punzone e dalla matrice di imbutitura per calibratura |
| Fusione + tornitura | Colata, poi tornitura di ogni superficie funzionale, con il rischio di porosità | La maggior parte della tornitura, e la questione della porosità: la ricalcatura lavora materiale wrought |
| Forgiatura + tornitura | Fucina, quindi tornisci l'alesaggio, l'esterno e le facce, rimuovendo il sovrametallo di fucinatura | Lo stampo di forgiatura, il sovrametallo e gran parte della tornitura |
Dove si muove realmente il costo
- Materiale.Un pezzo tornito si paga la barra e poi ne trasforma la maggior parte in trucioli. Un pezzo imbutito e ricalcato viene ottenuto da nastro, e lo spessore del nastro è vicino a quello della parete finita: l'utilizzo del materiale è quindi fondamentalmente diverso, non marginalmente migliore. Su una custodia a parete sottile, i trucioli prodotti dal percorso con barra possono pesare più del pezzo finito.
- Tempo macchina.Un solo passaggio in pressa sostituisce un ciclo di tornitura. Su un contenitore che richiede la tornitura di entrambi i diametri, questo significa spesso eliminare due operazioni anziché una.
- Attrezzaggi e sistemi di fissaggio.Ogni nuovo posizionamento è un'occasione per introdurre eccentricità tra l'alesaggio e il diametro esterno. La ricalcatura di finitura forma entrambi rispetto allo stesso asse dell'attrezzatura, quindi la concentricità è una proprietà dello stampo piuttosto che della qualità del serraggio del pezzo.
- Superficie.Una superficie tornita presenta tracce di avanzamento. Una superficie ricalcata è la copia di uno stampo e di un punzone lucidati, per cui la rugosità sia esterna che interna migliora senza necessità di un'operazione di finitura.
- Flusso delle fibre.La tornitura interrompe la struttura del grano del materiale; la ricalcatura a freddo lo deforma lungo la parete, motivo per cui i contenitori ricalcati presentano una resistenza allo snervamento superiore e un comportamento all'usura migliore in esercizio.
Quando la tornitura resta ancora la scelta vincente
- Il volume è basso.La ricalcatura richiede un anello di ricalcatura e un punzone realizzati su misura per il pezzo; al di sotto di alcune decine di migliaia di pezzi all'anno, la tornitura da barra può risultare complessivamente più economica.
- Il pezzo non è cilindrico.La stiratura assottiglia la parete; non crea geometrie esterne complesse.
- Sono presenti lavorazioni meccaniche.I fori filettati, i fori trasversali, le superfici di tenuta e le sedi a tolleranza stretta richiedono comunque una lavorazione meccanica. La ricalcatura a freddo elimina letornitura della parete, non ogni operazione.
- Il materiale non sopporta la riduzione.Le qualità a bassa duttilità o ad altissima resistenza possono richiedere più passaggi e una ricottura, il che riduce il risparmio.
Domande frequenti
La stiratura può davvero sostituire la tornitura?
Per i particolari le cui caratteristiche critiche sono il diametro interno, il diametro esterno e lo spessore della parete, sì. Questi tre vengono formati dal punzone e dalla matrice di imbutitura, quindi il particolare arriva già entro tolleranza. La lavorazione meccanica rimane comunque necessaria quando il disegno richiede una filettatura, un foro trasversale, una superficie di tenuta o un foro con tolleranza più stretta di quanto la formatura possa garantire.
Quanto materiale si risparmia rispetto alla tornitura da barra piena?
Dipende dallo spessore della parete e dal diametro della barra, ma il confronto è di natura strutturale, non marginale: un particolare tornito parte da barra piena e converte la differenza in trucioli, mentre un particolare ottenuto per imbutitura e stiramento parte da nastro il cui spessore è prossimo a quello della parete finita. Su custodie a parete sottile il peso dei trucioli può superare il peso del particolare finito.
La ricalcatura sostituisce l'estrusione a freddo?
Può sostituire la lavorazione meccanica che normalmente segue l'estrusione a freddo e, in alcuni casi, l'estrusione stessa. L'estrusione a freddo da barra produce una forma esterna near-net, ma di solito lascia da tornire l'alesaggio e spesso anche la superficie esterna; un preformato imbutito e successivamente ricalcato a freddo definisce entrambe le superfici direttamente nella pressa. Si veda il confronto diestrusione a freddo e imbutitura profonda per alloggiamenti di elettrovalvole.
E per quanto riguarda la concentricità tra l'alesaggio e il diametro esterno?
È migliore per costruzione. Il punzone e l'anello di stiratura sono realizzati sul medesimo asse dell'attrezzatura, per cui la concentricità è determinata dall'attrezzatura stessa e non dalla precisione con cui un particolare tornito è stato riposizionato tra l'operazione di lavorazione esterna e l'operazione di alesatura.
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Inviateci il disegno: vi diremo se la ricalcatura permette di eliminare una fase di lavorazione meccanica.
Inviate il disegno con il materiale, entrambi i diametri e le tolleranze che contano. Balford valuta il percorso di formatura, le passate di ironing e l'attrezzatura prima di preventivare.