Le parti metalliche hanno caratteristiche e applicazioni diverse a seconda dell'industria e del design. Per creare parti metalliche, ingegneri e progettisti devono conoscere i materiali, i processi di produzione e i casi d'uso delle parti. Ci sono molti modi per realizzare parti metalliche, e ognuno ha i suoi vantaggi e svantaggi. Questo articolo fornirà una breve introduzione dei principali metodi di fabbricazione delle parti metalliche e dei loro pro e contro.

Il modo in cui le parti metalliche sono prodotte può variare notevolmente. Ogni processo ha i suoi vantaggi, materiali compatibili e compromessi. Una comprensione più approfondita della gamma di metodi di produzione migliorerà questo processo decisionale. Questa è una panoramica di 8 diversi processi di produzione che possono essere utilizzati per creare parti metalliche personalizzate.  

Questi sono:

Fresatura CNC e tornitura CNC

Estrusione

Fusione di metalli

Pressofusione

Stampaggio ad iniezione di metalli

Forgiatura

Lamiere e timbratura

Stampa 3D in metallo

1,CNC tornitura e fresatura

Ci sono due tipi principali di tecnologia di lavorazione CNC. Le fresatrici CNC sono frese automatiche. Usano una testa rotante del mandrino per tagliare via materiale indesiderato. La rotazione fa ruotare il materiale contro un utensile fisso per rimuovere il materiale nella forma desiderata. Sono adatti per una vasta gamma di materiali tra cui plastica, alluminio, acciaio inossidabile e titanio.

Come funziona la lavorazione e la tornitura CNC

La tornitura CNC comporta l'uso di torni CNC o centri di tornitura CNC multi-asse. I produttori utilizzano torni CNC per girare materiali con caratteristiche cilindriche e concentriche sulle parti. I torni di potenza incorporano frese e frese per produrre caratteristiche fuori asse senza cambiare piattaforme. Torni CNC specializzati, spesso denominati macchine svizzere, sono progettati per produrre rapidamente piccoli pezzi con caratteristiche complesse combinando più utensili e mandrini all'interno della macchina.

Un tornio tipico girerà la parte su un asse centrale per rimuovere le caratteristiche utilizzando utensili di taglio rigidi. Altre funzioni eseguite da un tornio includono la creazione di filettature interne ed esterne, la creazione di caratteristiche di flangia, scanalature O-ring e zigrinatura.

Torni CNC e mulini CNC hanno diverse configurazioni di assi. Un tornio CNC è tipicamente una macchina a 3 o 4 assi con un solo mandrino. La lavorazione CNC a 3 assi elabora il materiale negli assi X, Y e Z e rimuove i trucioli in tutte e tre le direzioni. Gli utensili a 4 assi combinano le caratteristiche concentriche di un tornio con il movimento inclinato fuori piano di un mulino. I torni sono ideali per parti rotonde e sono più intensivi per forme irregolari e bordi taglienti, mentre le fresatrici sono l'opposto.

La tecnologia CNC più moderna supporta fino a 5 assi. Questi strumenti aggiungono capacità di inclinazione e rotazione agli assi X, Y e Z tradizionali, consentendo un taglio preciso di parti più dettagliate. La lavorazione a 5 assi è anche più efficiente perché consente la creazione di più caratteristiche del pezzo in un'unica operazione. Le fresatrici sono disponibili in una varietà di configurazioni, tipicamente utilizzando 3, 4 e 5 assi.

CNC sta per Computer Numerical Control e gli operatori controllano mulini e torni CNC utilizzando G-code, un linguaggio di programmazione che fornisce istruzioni per il movimento della macchina. Le moderne istruzioni di programmazione sono create utilizzando il software CAM (Computer Aided Manufacturing). Questo codice indica alla macchina dove spostare la testa di taglio. Controlla anche la velocità e l'avanzamento, cioè la rotazione, la profondità di taglio e il movimento del pezzo. La complessità del codice G dipende dal numero di assi nella macchina e dal set di utensili utilizzato.

Che cosa è la lavorazione CNC?

Materiali CNC

Mulini CNC e torni CNC sono adatti per materiali simili. Questi includono alluminio, ottone, bronzo, rame, acciaio, acciaio inossidabile, titanio e leghe di zinco. Questi strumenti sono adatti anche per materie plastiche e compositi come acetale, ABS, G-10 e materiali ad alte prestazioni come PEEK o PTFE.

Casi d'uso e industrie CNC

Le fresatrici CNC sono un cavallo di battaglia della produzione perché sono accurate e ripetibili. Ciò significa che sono ideali per la prototipazione rapida e per la produzione di piccoli o grandi volumi. La loro versatilità con i materiali li rende ideali per quasi ogni lavoro.

I torni CNC sono altrettanto versatili. La produzione con torni richiede anche meno configurazioni operative a mani libere, rendendole una scelta efficace per una vasta gamma di casi d'uso. La forma del pezzo e le tolleranze specificate di solito dettano quale dei due metodi da utilizzare - parti concentriche con la necessità di un tornio e pezzi angolari che richiedono fresatura.

I settori che utilizzano la lavorazione CNC includono:

Aerospaziale e difesa

Automotive

Prodotti di consumo

Elettronica

Industria

Medico e odontoiatrico

Robotica

2. Estrusione

L'estrusione comporta la spinta di metallo riscaldato o plastica attraverso uno stampo. In pratica, è simile a spremere un tubo di dentifricio. Lo stampo crea una forma a rete, come un tubo, una struttura a L, o una caratteristica più complessa. L'estrusione di parti metalliche richiede solitamente la post-lavorazione, come taglio, foratura o lavorazione. È ideale per grandi quantità di parti che richiedono una sezione trasversale costante.

Questo perché i profili estrusi possono essere quasi qualsiasi forma con una sezione trasversale continua. Un buon esempio sono i serramenti, con molteplici funzioni per contenere diversi pannelli nell'assemblaggio. Possono anche essere cavi, come tubi quadrati, rotondi o esagonali. Il produttore determina la loro forma quando crea la forma dello stampo.

Come funziona l'estrusione

I tre tipi di estrusione sono estrusione calda, estrusione fredda e attrito. L'estrusione a caldo comporta temperature elevate per prevenire l'indurimento del materiale di lavoro. L'estrusione fredda coinvolge la temperatura ambiente vicina, che offre alcuni vantaggi rispetto all'estrusione calda. Il materiale può essere più forte, meno ossidato o avere tolleranze più piccole. Infine, l'estrusione di attrito comporta l'uso della forza per spingere la carica nello stampo.

Materiali di estrusione

I materiali di estrusione possono essere pla