Formatura a freddo

La formatura a freddo è una tecnica di formatura comunemente utilizzata nell’ingegneria delle macchine e degli impianti. Il processo è automatizzato su speciali presse di formatura. Queste presse spesso interagiscono con altre macchine.

La formatura a freddo in conformità alla norma DIN 8580 solidifica i metalli a temperature ben inferiori alla temperatura di ricristallizzazione. Sono resi più resistenti grazie a grandi forze di formatura (forze di compressione e di trazione). La deformazione involontaria delle parti metalliche è chiamata deformazione a freddo. Si verifica negli incidenti da impatto sui veicoli o nella produzione industriale se i parametri non sono corretti. L’industria utilizza la formatura a freddo per aumentare la resistenza dei materiali metallici e per ottenere buone proprietà superficiali e basse tolleranze dimensionali. La formatura a freddo serve a modificare le proprietà della materia prima, ma non la sua forma. Le macchine utilizzate per la formatura a freddo sono presse con un’elevata produttività di componenti. Lavorano da 150 a 300 pezzi al minuto.

Poiché il più delle volte la deformazione non può essere ottenuta con un’unica procedura vengono applicate più procedure di seguito. La formatura a freddo del filo, ad esempio, viene effettuata su presse orizzontali. Il filo di rame alimentato viene prima tagliato alla lunghezza corretta e poi formato da diversi punzoni e stampi. A seconda dell’applicazione, la tempra si distingue tra la lo stampaggio di lamiere e la formatura massiva a freddo. I processi di stampaggio lamiera comprendono l’imbutitura, la laminazione a freddo, la piegatura, la bordatura e la filatura. La formatura massiva a freddo comprende, tra l’altro, l’imbutitura a freddo, la forgiatura a freddo, lo stampaggio a freddo e l’estrusione a freddo.

La formatura a freddo è adatta a tutti i campi di applicazione in cui sono richiesti metalli più duri e resistenze più elevate: ingegneria meccanica, impiantistica e delle apparecchiature, ingegneria automobilistica ed elettrica. Tutti i metalli e le leghe non fragili che non sono adatti alla formatura a caldo possono essere utilizzati per la formatura a freddo. Il fatto che la formatura a freddo venga eseguita a temperatura ambiente o dopo un leggero riscaldamento dipende dalla temperatura di ricristallizzazione del rispettivo metallo. La formatura a caldo e la formatura a caldo differiscono dall’indurimento da lavoro in quanto queste tecniche di formatura utilizzano temperature superiori alla temperatura di ricristallizzazione. La formatura a freddo può essere invertita mediante ricottura di ricristallizzazione.

Durante la formatura a freddo, il reticolo cristallino cambia. La densità delle dislocazioni aumenta in seguito al movimento. Le dislocazioni si sfregano e interferiscono l’una con l’altra. Pertanto, la tempra è spesso seguita da un trattamento termico. L’operatore deve applicare tensioni di compressione più elevate per aumentare la durezza e il limite snervamento. L’uso della formatura a freddo riduce la duttilità, la permeabilità iniziale e la conducibilità elettrica del componente. Anche la formatura a freddo può aumentare la magnetizzabilità. Un effetto collaterale dell’aumento della densità di dislocazioni è l’aumento dell’energia immagazzinata nel reticolo cristallino. Se la deformazione a freddo viene eseguita più a lungo di quanto richiesto per la solidificazione, il metallo si incrina. La caratteristica dello stampaggio lamiera consiste nel fatto che lo spessore del materiale rimane sostanzialmente invariato. La formatura massiva a freddo, invece, provoca grandi modifiche della sezione trasversale.

I vantaggi principali sono:

• tolleranze dimensionali ridotte e quindi una lavorazione più precisa
  
• il percorso della fibra non viene interrotto
  
• indurimento permanente del materiale
  
• migliore utilizzo del materiale rispetto ai processi di lavorazione
  
• adatto a lotti di grandi dimensioni
  
• tempi di lavorazione brevi
  
• buona qualità della superficie
  
• produzione efficiente dal punto di vista energetico
  
• un’ulteriore lavorazione sotto forma di indurimento non è solitamente necessaria
  
• maggiore capacità di carico del componente

Uno dei principali svantaggi consiste in uno sforzo meccanico piuttosto elevato. Una prova di trazione mostra quando il componente si rompe.

L’indurimento della lavorazione può causare difetti come pieghe, duplicazioni, assottigliamento del materiale e fessurazioni. Spesso vengono scoperti solo nella parte finita. Metodi moderni come la misurazione degli impulsi ad alta frequenza controllano gli strumenti di formatura e i pezzi dopo la produzione. Inoltre, con il loro aiuto è possibile monitorare l’intero processo di formatura a freddo. Le fessure nei componenti causate dalle variazioni dei parametri determinano un aumento dell’ampiezza dell’immagine. I sistemi di misurazione ottica 3D automatizzati garantiscono una qualità costantemente elevata. In questo modo è possibile determinare facilmente le proprietà della lamiera e controllare i campioni iniziali.