Guida pratica per scegliere i materiali per le parti in lamiera

I componenti in lamiera sono alla base di ogni settore industriale odierno. Dall'industria automobilistica a quella aerospaziale, dalle facciate delle case ai macchinari pesanti, sono presenti ovunque. Questa diversità ha portato gradualmente l'industria della lavorazione meccanica a livelli sempre più alti. Il settore degli utensili e delle lavorazioni meccaniche in Europa è cresciuto fino a 15,9 miliardi di euro nel 2024, rispetto ai 12,4 miliardi di euro del 2020. Ciò dimostra l'accettazione a livello mondiale del processo di lavorazione meccanica.

Un processo di attrezzaggio efficiente inizia con la scelta del componente in lamiera più adatto . Tuttavia, con così tante opzioni tra cui scegliere, scegliere il componente giusto per il tuo processo può risultare complicato. Unisciti a noi per semplificare il processo di selezione dei componenti. Questo articolo contiene tutto ciò che devi sapere per selezionare i componenti in lamiera più adatti a qualsiasi attività.

Quali sono i diversi tipi di lavorazione della lamiera?

La lavorazione della lamiera è un processo utilizzato per modellare sottili fogli di metallo. Questi fogli vengono sottoposti a molteplici processi, come stampaggio, saldatura, punzonatura, piegatura, taglio e altro ancora, a seconda del risultato desiderato.

Parliamo di alcuni dei processi di fabbricazione della lamiera più diffusi:

Taglio:

Il taglio è uno dei processi fondamentali nella lavorazione dei metalli. Aiuta i produttori a formare lamiere in dimensioni specifiche per diverse esigenze. In questa fase vengono utilizzati sia processi manuali che automatizzati, che spaziano dai sistemi di taglio al plasma portatili al taglio con macchine CNC.

Di seguito sono elencati i diversi tipi di taglio comunemente utilizzati:

• Taglio con cesoia (processo manuale e meno preciso)

• Taglio senza taglio (semi-automatico o completamente automatico, altamente preciso)

La scelta del tipo di taglio dipende interamente dall'applicazione prevista. Ad esempio, il taglio di lamiere viene utilizzato in applicazioni meno critiche e nelle piccole e medie industrie. D'altra parte, il taglio non a taglio netto viene utilizzato in applicazioni di fascia alta per la sua precisione e accuratezza.

Formando

Questo processo è diverso dal taglio. Nel taglio, rifiniamo i fogli per ottenere le dimensioni desiderate. Nella formatura, invece, pieghiamo meccanicamente il foglio per ottenere la forma e le proprietà desiderate.

La formatura è un processo multidimensionale. Generalmente comporta:

• piegatura

• Timbratura

• profilatura a rulli

• Allungamento

• Filatura

La scelta del giusto processo di formatura comporterà una riduzione degli sprechi, una maggiore flessibilità di progettazione, tempi di consegna migliori e una qualità che soddisfa rigorosi standard qualitativi.

Punzonatura

Questo processo viene utilizzato per praticare fori nei vostri componenti in lamiera personalizzati. Un punzone metallico viene utilizzato per perforare le lamiere nei punti desiderati. Questo processo è efficace per le industrie su larga scala con requisiti di utensili variabili.

Assemblea

Questa è probabilmente la fase più critica del processo di attrezzaggio. Consiste nell'unire i singoli componenti per realizzare l'assemblaggio finale. Basta un passo falso e il prodotto finale non corrisponde al prototipo.

Questa fase normalmente prevede:

• Saldatura

• Avvitante

• brasatura

• Adesivi industriali.

Il tipo di processo di assemblaggio utilizzato dipenderà dall'utilizzo del prodotto, dal budget del cliente e dai requisiti generali di finitura.

Verniciatura a polvere (opzionale)

Sebbene questo processo non influisca direttamente sulle proprietà meccaniche dell'assemblaggio finale, è utile per migliorarne la finitura complessiva. In questo processo, una polvere elettrostatica viene applicata a un componente metallico caricato (o all'assemblaggio completo).

Quali sono i materiali di lamiera più comunemente utilizzati?

Proprio come i diversi processi coinvolti, il processo di lavorazione degli utensili prevede un'altrettanto diversificata gamma di metalli utilizzati. Il mercato globale della lamiera sta crescendo a un ritmo rapido, con un fatturato che raggiungerà i 484,6 miliardi di dollari entro il 2032. Si tratta di un aumento con un CAGR del 4,9%.

E quali metalli contribuiscono a questo aumento? Acciaio, alluminio e altri.

Ecco alcuni dei materiali più comunemente utilizzati nelle parti in lamiera :

Leghe di alluminio

L'alluminio è ampiamente utilizzato come componente in lamiera in vari settori. Alcune delle leghe di alluminio più comunemente utilizzate nelle lavorazioni meccaniche sono:

• Alluminio 5052

• Alluminio 5754

• Alluminio 5083

• Alluminio 6060

Con una resistenza alla trazione che va da 173 a 540 Mega Pascal (MPa) , queste leghe di alluminio vengono utilizzate in vari settori, dall'industria automobilistica a quella aerospaziale.

Acciaio inossidabile

L'acciaio è noto per la sua eccellente saldabilità e l'eccezionale resistenza alla trazione sotto sforzo. Alcune delle leghe comunemente utilizzate per la lavorazione meccanica:

• Acciaio 1.0117

• Acciaio 1.0038

• Acciaio 1.0117

• Acciaio 1.7218

• Acciaio 1.0044

• Acciaio 1.0503

Queste leghe di acciaio hanno una resistenza alla trazione di 350-630 Mega Pascal (MPa) . Grazie all'elevata resistenza alla corrosione, alla buona lavorabilità, alla saldabilità e all'ineguagliabile resistenza alla trazione, l'acciaio è una delle lamiere più utilizzate al mondo.

Ottone

L'ottone è una lega di rame e zinco. Generalmente, l'ottone contiene il 55-95% di rame e il 5-45% di zinco. Quando il contenuto di zinco è inferiore, l'ottone può essere facilmente modellato, brasato e lavorato. D'altra parte, una percentuale più elevata di rame lega l'ottone formando uno strato ossidante, che lo rende resistente alla corrosione.

Sebbene queste siano le lamiere più comuni, per applicazioni speciali vengono utilizzati anche altri metalli come rame, acciaio dolce, acciaio zincato e titanio.

Ecco come si presenta il confronto dei costi tra i vari metalli, con il rame come opzione più costosa. Le leghe di acciaio sono i cavalli di battaglia dell'industria degli utensili e offrono un ottimo rapporto qualità-prezzo.

Fattori meccanici importanti nella selezione del materiale della lamiera

C'è una regola in ogni campo: più si sa, più si è stressati nel prendere una decisione. Ora che si conoscono i vari processi di lavorazione e le tipologie di parti in lamiera, scegliere quello più adatto al proprio processo diventa un compito arduo.

Tuttavia, se si considerano i seguenti fattori, è possibile selezionare il materiale giusto per la lamiera:

• Resistenza alla trazione (importante per i componenti strutturali e i punti portanti)

• Resistenza allo snervamento (fondamentale nelle operazioni di formatura e di assestamento)

• Duttilità (un fattore importante nei pannelli della carrozzeria delle automobili e negli elettrodomestici da cucina)

• Durezza (ha un impatto diretto sulla durata e sulla resistenza all'usura)

• Formabilità (influenza la piegatura, la punzonatura e altre operazioni di formatura)

• Resistenza agli urti (una maggiore resistenza agli urti è fondamentale in ambienti sottoposti a forti sollecitazioni e vibrazioni)

• Resistenza alla corrosione (fondamentale per una lunga durata)

L'approccio corretto consiste nel tenere a mente l'utilizzo finale e quindi selezionare il materiale più appropriato per il processo. I fattori sopra menzionati aiutano a determinare se il materiale scelto può essere utilizzato o meno nell'applicazione desiderata.

Quali processi di fabbricazione e produzione possono essere eseguiti con diverse lamiere?

Le parti in lamiera personalizzate vengono utilizzate praticamente in tutto ciò che vediamo oggi: dalle parti in lamiera per l'industria automobilistica all'elettronica, all'arredamento e a tutto il resto.

Ecco alcuni dei settori/processi che traggono i maggiori vantaggi dalle lamiere:

• Industria automobilistica

• Industria aerospaziale

• Edilizia e architettura

• Macchinari e attrezzature industriali

• Elettronica di consumo

• Arredamento e design d'interni

• Attrezzature mediche

• Settore elettrico ed energetico

E la lista continua... Queste parti in lamiera sono ovunque; basta l'occhio per vederle.

Parole finali

Selezionare il componente in lamiera giusto può farti risparmiare sui costi di rilavorazione, offrire un'elevata durata e durare più a lungo in qualsiasi progetto di lavorazione meccanica. Se tieni conto dei fattori sopra descritti, sarai sicuro di fare la scelta giusta, in linea con i requisiti del tuo progetto.

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Domande frequenti:

D: Qual è la differenza tra la fabbricazione di lamiere e lo stampaggio?

R: "Fabbricazione" è un termine ampio che comprende l'intero processo, dal taglio all'assemblaggio. Lo stampaggio è un processo di formatura specifico ad alta efficienza che utilizza stampi dedicati, particolarmente adatto alla produzione in grandi volumi.

D: Quale grado di alluminio o acciaio inossidabile dovrei scegliere per il mio progetto?

R: Per quanto riguarda l'acciaio inossidabile, il 304 è un grado multiuso, il 316 ha una resistenza alla corrosione superiore e il 430 è più economico. Per quanto riguarda l'alluminio, il 6061 è resistente e saldabile, il 5052 è resistente agli ambienti marini e il 3003 ha una buona formabilità.

D: Quale spessore può gestire una punzonatrice CNC?

R: Come regola generale, una tipica punzonatrice CNC può gestire fino a 3 mm di acciaio inossidabile, 4 mm di acciaio dolce e 5 mm di alluminio.

D: Che cosa è la “regola delle 4T” nella progettazione della lamiera?

R: La regola 4T è una linea guida fondamentale del DFM che stabilisce che i fori o altre caratteristiche devono trovarsi ad almeno 4 volte lo spessore del materiale (4T) di distanza da una linea di piegatura per evitare deformazioni.

D: Perché la certificazione ISO 9001 è importante per un produttore di lamiere?

R: La certificazione ISO 9001 indica che un produttore dispone di un sistema di gestione della qualità maturo, che garantisce una qualità costante del prodotto, un miglioramento continuo e un'attenzione alle esigenze del cliente, il che si traduce in una maggiore affidabilità per il cliente.

D: Come viene calcolato il costo di una parte in lamiera?

R: Il costo è determinato da molteplici fattori, tra cui il costo del materiale, il costo di lavorazione (tempo macchina x velocità), il costo di allestimento, il costo della manodopera, il costo di finitura e le spese generali.

D: La stampa 3D è più economica della fabbricazione di lamiere?

R: Dipende dal volume. Per singoli prototipi o piccoli lotti, la stampa 3D è generalmente più economica. Per la produzione su larga scala, i processi tradizionali di lavorazione della lamiera sono molto più convenienti in termini di costi per pezzo grazie alle economie di scala.

D: Come funziona l'anodizzazione?

R: L'anodizzazione è un processo elettrochimico applicato principalmente all'alluminio. Il pezzo viene immerso in un bagno elettrolitico acido e attraversato da una corrente elettrica, che forma sulla superficie uno strato di ossido di alluminio duro, durevole e resistente alla corrosione. Questo strato può anche essere tinto.

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