Stampaggio a caldo

Tecnologia, varianti e uso industriale

Stampaggio lamiera a caldo

Lo stampaggio a caldo delle lamiere è particolarmente importante per i produttori e i fornitori di automobili. È adatto a tutti i livelli di qualità dell’acciaio. I componenti prodotti con questo metodo sono più leggeri e ottengono risultati migliori nei crash test.

Lo stampaggio a caldo è un processo di stampaggio lamiera noto anche come lavorazione a caldo o tempra in pressa. Tutti i processi di stampaggio si svolgono al di sopra della temperatura di ricristallizzazione del metallo utilizzato. Durante lo stampaggio a caldo della lamiera, il materiale si ammorbidisce. Ciò consente di ottenere un’elevata deformazione anche applicando poca pressione. Lo stampaggio a caldo comprende diversi processi come la forgiatura, la laminazione a caldo e l’estrusione. La tecnologia di stampaggio è regolamentata dalla norma DIN 8582 e consente di lavorare anche materiali ad alta resistenza, come richiesto. Il processo è particolarmente indicato per i componenti che devono sostenere carichi elevati (cilindri, alberi a gomito, bielle, ingranaggi).

Differenze tra stampaggio a caldo e stampaggio a semicaldo e a freddo

Nello stampaggio a semicaldo si utilizzano temperature intermedie tra quelle dello stampaggio a freddo e quelle dello stampaggio a caldo delle lamiere. Gli utenti industriali combinano i vantaggi di entrambi i metodi cercando di evitare gli svantaggi, scegliendo una temperatura di stampaggio specifica. Lo stampaggio a semicaldo richiede forze di stampaggio inferiori rispetto allo stampaggio a freddo. I componenti raffreddati hanno tolleranze dimensionali inferiori rispetto ai componenti stampati a caldo. Nello stampaggio a freddo, lo stampaggio avviene al di sotto della temperatura di ricristallizzazione. Per ottenere una deformazione comparabile, sono necessarie forze di stampaggio più elevate. Il risultato è costituito da pezzi di precisione con tolleranze dimensionali ridotte e una buona struttura superficiale. Per ottenere la solidificazione del componente formato, questo viene trattato con ricottura di ricristallizzazione.

Come funziona lo stampaggio lamiera a caldo?

Lo stampaggio lamiera a caldo viene eseguito al di sopra della temperatura di ricristallizzazione. È la temperatura alla quale il metallo ricristallizza al 100% durante lo stampaggio. La temperatura di ricristallizzazione è pari al 40% o al 50% della temperatura di fusione assoluta. A queste temperature, le dislocazioni all’interno della microstruttura vengono eliminate: Si producono nuovi grani e la durezza del materiale diminuisce. L’espansione del materiale durante lo stampaggio a caldo può essere visualizzata in una curva di flusso. Rappresenta il rapporto tra la tensione di snervamento durante lo stampaggio a caldo e la rispettiva deformazione equivalente. La tensione di snervamento è influenzata dalla temperatura operativa e dalla velocità di stampaggio.

Lo stampaggio a caldo durante l’imbutitura profonda, ad esempio, viene eseguito come stampaggio a caldo diretto o indiretto della lamiera. Durante lo stampaggio diretto a caldo, il materiale viene riscaldato nel forno a una temperatura superiore a quella di ricristallizzazione prima di eseguire il primo processo di stampaggio. Il materiale viene quindi inserito nella pressa e nello strumento di imbutitura. Dopo che il materiale è stato plasmato, viene raffreddato in uno stampo chiuso refrigerato. Tipico dello stampaggio indiretto caldo è che il riscaldamento avvenga dopo la prima fase di stampaggio, seguito direttamente dall’imbutitura finale e da un rapido raffreddamento durante la pressatura. L’acciaio 22MnB5 legato al boro viene solitamente utilizzato per lo stampaggio lamiera a caldo. Il miglior comportamento possibile del materiale si ottiene convertendo l’austenite in martensite.

I produttori di automobili preferiscono sempre più questa tecnica di stampaggio. Il motivo è che i componenti prodotti con questa tecnica hanno un livello di sicurezza più elevato in caso di incidente. Inoltre, gli acciai speciali stampati a caldo e raffreddati rendono il veicolo più leggero. Con questa tecnica, le case automobilistiche producono longheroni, rinforzi per le porte, sottoporta, telai del tetto, barre del tetto, supporti per i paraurti e montanti A e B. Per evitare che gli acciai per lo stampaggio a caldo formino scaglie nel forno, vengono rivestiti con uno speciale rivestimento in alluminio-silicio. Per mantenere una qualità di produzione costantemente elevata, i pezzi sono sottoposti a un processo di controllo qualità. Ciò avviene automaticamente grazie alla tecnologia di misurazione ottica.

Quali sono i vantaggi e gli svantaggi dello stampaggio a caldo?

I vantaggi dello stampaggio a caldo includono:

assenza di solidificazione ed elevata formabilità del materiale
ritorno elastico ridotto
possibilità di produrre forme più complesse
buona stabilità dimensionale grazie alle basse tensioni residue
componenti più leggeri grazie a spessori di parete inferiori
sono necessarie solo basse forze di stampaggio
adatto a tutte le qualità di acciaio

I principali svantaggi sono:

la superficie presenta scaglie di piccole dimensioni a causa dell’elevata temperatura di lavorazione (post lavorazione!)
nei casi peggiori il componente può deformarsi
maggiori tolleranze dimensionali
il forno comporta costi energetici elevati
formazione di bave

Facile misurazione dei pezzi stampati a caldo

Finora, la misurazione di parti in lamiera ad alta resistenza, ad esempio nella produzione di carrozzerie, richiedeva l’uso di attrezzature fisiche. Ciò prevede costi elevati a causa della loro produzione individuale. La tecnologia di serraggio virtuale e la configurazione universale della macchina di misura 3D ScanBox sostituiscono le attrezzature fisiche. Ciò si traduce in un risparmio sui costi e in una notevole accelerazione dei processi produttivi.

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