Imbutitura e pressofusione a camera calda: due tecnologie produttive a confronto

Continuando la nostra panoramica tra le tecnologie che potresti adottare per la tua produzione in serie, oggi vorrei parlarti dell’imbutitura.

Spesso utilizzata assieme alla tranciatura, l’imbutitura è una lavorazione mediante la quale si va a deformare una lamiera di acciaio o altri materiali non ferrosi.

Questa tecnica permette di trasformare una lamiera piana in una forma concava, senza andare ad alterarne lo spessore iniziale. Si riesce così ad ottenere dei componenti dalla forma cilindrica o a scatola. Si tratta di un processo di deformazione a freddo, che viene cioè eseguito senza la necessità di scaldare il materiale in lavorazione.

Le operazioni eseguite durante un’ imbutitura di lamiere sono le seguenti:

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    La lamiera viene posizionata sopra alla matrice (o stampo) e viene bloccata alle estremità da un premilamiera.
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    Grazie all’azione di un punzone, il materiale comincia ad essere deformato.
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    I passaggi necessari da eseguire sono quasi sempre molteplici.
    Si utilizzano, infatti, vari punzoni in sequenza e leggermente differenti tra loro, che vengono posizionati nelle stazioni dove andrà via via a passare il nastro di lamiera, che verrà così colpito più volte fino a raggiungere la forma desiderata.
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    A volte si possono eseguire anche delle stiro-trafilature, che permettono di ottenere la riduzione dello spessore, quando richiesto.

Mediante imbutitura è possibile ricavare un oggetto plasmato in un unico pezzo e senza giunture.

Di solito, viene utilizzata per realizzare articoli dalla forma cilindrica, a coppa o cava, ovvero dotati di cavità profonde.

Trova impiego con materiali quali:

  • rame e le sue leghe;
  • alluminio e le sue leghe;
  • acciaio.

Per questo motivo può venir impiegata per creare parti di automobili, come le portiere (e in realtà tutta la carrozzeria in generale).
Oppure si sceglie per la produzione di articoli da arredamento.
Un altro classico esempio di utilizzo è costituito dall’imbutitura delle pentole oppure delle lattine.

Da 30 anni sono specializzato nella pressofusione di articoli in zama.
Conosco bene il grande potenziale di questa tecnologia e come sfruttarlo al meglio, a seconda del prodotto che si desidera produrre.

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Imbutitura di lamiera e pressofusione a camera calda di zama a confronto

Velocità di produzione

Se prendiamo la sola fase di lavorazione, possiamo dire che la velocità di produzione dell’imbutitura è più elevata di quella della pressofusione.

Però l’insieme del processo viene rallentato dai tempi di set up e di manutenzione, che risultano decisamente maggiori per la lavorazione della lamiera rispetto alla zama pressofusa.

Risparmio energetico

In un primo momento, verrebbe da pensare che l’imbutitura a freddo sia più conveniente dal punto di vista energetico, perché non comporta riscaldamento del materiale, al contrario della zama che dev'essere fusa prima di passare nella pressa.

In realtà non è proprio così.

Infatti, per l’imbutitura occorrono macchine grandi e molto potenti, dotate di elevate forze di chiusura. E queste attrezzature lavorano consumando un bel quantitativo energetico.

Per contro, il tonnellaggio delle presse necessarie per la zama è decisamente inferiore, con un minor assorbimento di energia richiesta.

Pezzi con forma definitiva

I pezzi che si ottengono mediante imbutitura delle lamiere hanno, in generale, una forma già definitiva.

Quindi, come per la zama, possono non essere necessarie delle ulteriori lavorazioni successive.

È da tener conto, però, che le tolleranze cambiano molto nei due processi produttivi: infatti quelle ottenibili con l’imbutitura di lamiera sono più elevate di quelle realizzabili mediante l’impiego della zama.

In altre parole, più è spessa la lamiera di partenza, meno i pezzi realizzati tramite imbutitura saranno precisi.

Elevata ripetibilità e qualità di produzione

Abbiamo già visto che la ripetibilità di processo nel caso della zama è molto elevata, mantenendo al contempo un ottimo standard produttivo.

Anche nel caso dell’imbutitura, la qualità ottenuta può essere elevata.
Infatti l’imbutitura di lamiera permette di avere:

  • un componente privo di grinze;
  • una notevole deformazione;
  • una buona qualità superficiale;
  • orme tridimensionali abbastanza complesse, anche se non potranno mai arrivare ad eguagliare quelle ottenibili mediante pressofusione.

La ripetibilità di processo ed il mantenimento dei livelli qualitativi richiesti, nel corso dell’intera produzione, possono essere garantiti dall'imbutitura, a patto che si eserciti un controllo costante sull'intero ciclo produttivo.

Infatti, scegliendo di lavorare con l’imbutitura delle lamiere, dovrai stare molto attento ai seguenti aspetti:

  • Non sempre si riescono ad ottenere le stesse deformazioni durante l’intera lavorazione.
  • Si possono verificare delle rotture frequenti del pezzo.
    Questo perché le forze applicate ed i parametri di processo devono venir correttamente settati fin dall'inizio ed attentamente monitorati nel tempo.
  • Possono presentarsi delle corrugazioni sul lavorato, in caso di insufficiente forza del prelamiera.
  • Si può verificare uno stiramento della lamiera, ovvero un assottigliamento non richiesto, durante la fase di allungamento.
  • Le attrezzature rischiano di rovinarsi molto facilmente.
    I materiali degli stampi sono fortemente sollecitati e la durata di punzoni e matrici può essere anche di solo qualche decina di migliaia di cicli.
    Ricorda che la durata non è correlata tanto alla tecnologia, quanto alla sagoma del pezzo da ottenere.

Sicurezza

Grazie alle normative sulla sicurezza ed ai costanti controlli che oggi giorno le aziende esercitano sulle proprie lavorazioni per garantire la massima tutela del personale, possiamo dire che entrambi le tecnologie sono da ritenersi sicure.

Se nella pressofusione della zama il rischio maggiore è legato alle alte temperature di fusione del materiale, con l’imbutitura il pericolo è rappresentato dallo schiacciamento.

Ma se vengono rispettate le leggi in vigore e si lavora con gli impianti a norma, in pratica, la sicurezza del lavoratore viene assicurata.

Nel caso dell’imbutitura sussiste però il problema dell’impatto acustico, che risulta decisamente elevato.

Immagina un grosso martello che batte ad alta velocità, contornato da un rumore costante di ferraglia.

Ecco, questo è il sottofondo che l’imbutitura di lamiera regala alla tua azienda.

Per contro, una pressa per le leghe di zinco è piuttosto silenziosa, e potresti quasi tenerla in salotto…

Complessità del progetto

La pressofusione a camera calda della zama ti offre il grosso vantaggio di poter realizzare pezzi dalla geometria molto complessa.

Se guardi solo la forma del tuo componente, allora sappi che anche con l’ imbutitura puoi ottenere pezzi tutto sommato articolati.

Ma sempre più semplici rispetto a quelli ottenibili dalla pressofusione.

E non solo: con l’imbutitura sei anche vincolato a dover mantenere gli spessori molto vicini a quelli della lamiera di partenza.

Inoltre, arrivare a dei risultati ottimali non è sempre facile e potrebbero servirti degli stampi decisamente complessi e costosi.

Compatibilità ambientale

Di per sé il metallo è interamente riciclabile, quindi l’impatto ambientale è minimo, per entrambe le tecnologie.

L’unico aspetto inquinante può essere legato all'utilizzo del lubrificante, che nel processo di imbutitura non sempre è contenuto, in quanto ne viene utilizzato molto nella fase di presso-piega.

Costi

I costi sono relativi e dipendono senz'altro dal pezzo. 

Bisogna tener conto di alcuni aspetti legati al processo di imbutitura:

  • Il materiale utilizzato con questa tecnologia è solitamente meno caro della zama, ma ha comunque un’ alta percentuale di scarto, dovuto agli sfridi di lavorazione.
  • Il tempo ciclo è veloce, ma il costo orario di presse di grosse dimensioni è comunque alto.
  • Anche qui come per la zama bisogna utilizzare un lubrificante, per ridurre l’attrito tra la lamiera, la matrice e la premi-lamiera, ed aumentare così la durata dello stampo.
  • A proposito di stampi, quelli richiesti per l’imbutitura sono decisamente più costosi rispetto a quelli utilizzati con la pressofusione.
    Questo perché la lavorazione avviene spesso per più step: servono cioè una serie di stampi - attaccati tutti assieme - per ottenere, poco per volta, la forma desiderata.
    Inoltre, anche progettare questo tipo di stampi è decisamente più complicato di quelli per la pressofusione.

Alla luce di tutte le osservazioni fatte, possiamo concludere che, in generale, l’imbutitura rappresenti una soluzione da adottare solo nei casi in cui si vogliano ottenere dei pezzi realizzati con materiali più prestanti rispetto alla zama, come ad esempio l’ acciaio.

In tutti gli altri casi invece si può valutare la pressofusione come alternativa di processo.

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"Maneggio la Zama sin da bambino e me ne occupo professionalmente a tempo pieno a partire dal lontano 1992. Amo aiutare aziende, tecnici e progettisti a trasformare le loro idee ed i loro progetti in componenti pressofusi in zama." 

Alberto Giretti