Nell’industria della lavorazione della lamiera e in particolare dello stampaggio, la progettazione dei particolari metallici è all’ordine del giorno. Tuttavia, passare dall’ideazione del pezzo alla sua realizzazione vera e propria non è così immediato; i requisiti da tenere in considerazione sono molti, in particolare la scelta del materiale è un aspetto critico che non deve essere trascurato della fase di progettazione stampi.
Materiale del pezzo e progettazione stampi: un legame indissolubile
Uno degli errori più comuni che viene commesso quando si procede alla creazione di uno stampo nelle lavorazioni meccaniche di precisione, infatti, è quello di non tenere conto del materiale che si intende utilizzare per produrre il particolare stesso. Il materiale è tutto e senza una corretta valutazione, il rischio di fallire è elevatissimo.
Ci sono, dunque, almeno 6 ragioni per cui è fondamentale essere consapevoli dell’importanza di questo stretto rapporto tra progettazione, scelta del materiale, stampo e produzione di un pezzo. Trascurare anche soltanto uno di questi aspetti potrà compromettere la qualità del particolare e la sua funzionalità.
I 6 punti da non trascurare per la creazione stampi
La scelta del materiale influenza notevolmente la creazione stampi e la produzione delle parti:
- Lavorabilità del pezzo: tutti i metalli hanno un certo grado di duttilità, elasticità, malleabilità che li rendono più o meno adatti per il profondo stampaggio. Se, ad esempio, si intende realizzare un’imbutitura in più passaggi, è necessario ricorrere ad un acciaio da imbutitura profonda a basso contenuto di carbonio, altrimenti si rischia la rottura del pezzo dovuta al superamento delle capacità fisiche del materiale.
- Materiali dello stampo: in base al tipo di metallo da lavorare, anche lo stampo deve essere realizzato con i materiali adeguati; ad esempio la lavorazione di un acciaio armonico per molle, acciai inox o altri acciai fortemente legati risulta più abrasiva sugli utensili, i quali devono essere realizzati con materiali speciali, compresi trattamenti termici o eventuale rivestimento superficiale per garantire elevate caratteristiche di resistenza all’usura e tenacità.
- Spessore e geometria dello stampo: se devono essere lavorati materiali ad alta resistenza meccanica, la costruzione dello stampo deve rispondere a queste esigenze con piastre di spessore più elevato e geometrie in grado di far fronte agli sforzi meccanici previsti.
- Tonnellaggio della pressa: la pressa deve far fronte alle operazioni di formatura con sufficiente tonnellaggio ed energia, pertanto la scelta della pressa dipende direttamente dalla fase di progettazione del particolare e dalla scelta del materiale. Alcuni materiali inoltre, possono essere più o meno sensibili alla velocità di deformazione, incidendo quindi sulla produttività.
- Lubrificazione durante lo stampaggio: la lubrificazione è un aspetto fondamentale nelle lavorazioni di tranciatura, piegatura e imbutitura. Essa influenza in primo luogo la qualità del pezzo e la durata degli utensili; alcuni materiali richiedono lubrificanti ad alta viscosità che permangono sul pezzo e, qualora fossero indesiderati, devono essere rimossi con un opportuno lavaggio a discapito del costo finale del particolare.
- Numero dei passi: generalmente, materiali più resistenti richiedono un numero maggiore di stazioni in quanto presentano un notevole ritorno elastico. Ciò determina uno stampo di maggiori dimensioni.
I materiali più comunemente lavorati mediante stampaggio a freddo sono lamiere in acciaio dolce DC01, DC03, DC04. Acciai a più alto tenore di carbonio, temprati o temprabili, vengono usati per la realizzazione di molle o laddove sia richiesta una particolare resistenza meccanica. Per quanto riguarda gli acciai inossidabili, le leghe più diffuse sono la AISI 304, AISI 316 e AISI 430. Altrettanto diffusi sono materiali che presentano già trattamenti galvanici per aumentare la resistenza alla corrosione, come la lamiera elettrozincata. Tuttavia, l’attività di realizzazione stampi è mirata anche alla lavorazione di altri materiali, come leghe di alluminio, ottone e, più raramente, materiali non metallici.
Particolari metallici: attenzione al costo
Un altro aspetto a cui i designer a volte non prestano la dovuta attenzione, è la riduzione delle tolleranza e delle dimensioni. Tolleranze dimensionali e geometriche ristrette, o geometrie di dimensioni molto piccole, infatti, spesso non fa altro che raddoppiare o triplicare i costi di lavorazione.
Nella progettazione stampi per le minuterie metalliche è dunque di primaria importanza essere consapevoli delle caratteristiche del materiale che si intende lavorare, orientando quindi la scelta verso materiali dalle caratteristiche di resistenza e di lavorabilità che siano adatti allo scopo.