Filatura a taglio

Che cos’è la filatura a taglio?

La rullatura a taglio, detta anche formatura a taglio, consente di modellare la lamiera su un mandrino conico rotante, solitamente su una macchina per rullatura convenzionale. In questo processo di rullatura, lo spessore della parete del grezzo viene intenzionalmente ridotto, mantenendo invariato il diametro originale del grezzo. Il rullo modella il grezzo esercitando una forza di compressione, allungando il materiale in un unico passaggio.

I principi della formatura a taglio seguono la legge del seno: lo spessore finale della parete è pari allo spessore iniziale del grezzo moltiplicato per il seno del semangolo del cono. Gli angoli di taglio variano in genere da 12° a 18°, con un massimo di circa 80°. A causa di questo vincolo geometrico, le forme puramente cilindriche non possono essere ottenute esclusivamente mediante formatura a taglio: le pareti verticali richiederebbero infatti un angolo di taglio pari a 0°. La formatura a taglio è quindi particolarmente indicata per componenti conici, rastremati e sagomati con un miglior rapporto resistenza/peso.

Tra le caratteristiche principali del processo di filatura a taglio figurano:

• Formatura in un unico passaggio con elevate forze assiali per una produzione efficiente
• Assottigliamento controllato delle pareti che consente di ottenere componenti leggeri ma resistenti
• Tempratura a freddo che aumenta il limite di snervamento e la resistenza alla fatica
• Ottima idoneità per materiali difficili da deformare, quali l'acciaio inossidabile, il titanio e le leghe Inconel

Che cos’è la formatura a flusso?

La formatura a flusso, nota anche come "tube spinning", estende i principi della formatura a taglio ai semilavorati tubolari. Il processo riduce lo spessore della parete aumentando al contempo la lunghezza del tubo, grazie all’utilizzo di attrezzature dedicate alla formatura a flusso dotate di rulli multipli che esercitano una pressione radiale localizzata. Il risultato è un pezzo cavo a simmetria rotazionale con dimensioni controllate con precisione.

Rispetto alla tornitura dei metalli tradizionale, la formatura a flusso offre:

• Significativa riduzione dello spessore delle pareti — in genere del 50–80% — con un’uniformità superiore
• Profili di spessore personalizzati, come estremità più spesse e parti centrali più sottili
• Proprietà meccaniche eccezionali grazie all’intenso incrudimento da deformazione
• Tolleranze dimensionali ristrette ed eccellente finitura superficiale
• Soluzione economica ideale per componenti cilindrici più lunghi e con pareti più sottili

Per ottenere i migliori risultati, i semilavorati tubolari destinati alla formatura per flusso devono presentare una bassa tensione di scorrimento, un elevato rapporto tra resistenza alla trazione e resistenza allo snervamento, un elevato allungamento e un’elevata riduzione di sezione. I materiali duttili — tra cui l’alluminio, l’acciaio inossidabile, l’acciaio al carbonio, il rame e le leghe ad alte prestazioni — sono tutti materiali comunemente utilizzati per questo metodo di formatura a rotazione.

Filatura a taglio vs. filatura convenzionale

La lavorazione per tornitura dei metalli, nel suo complesso, si suddivide in tre tipologie principali, ciascuna delle quali è definita in base al proprio effetto sullo spessore della parete:

1. Filatura convenzionale — mantiene lo spessore originale delle pareti del grezzo; ideale per pezzi poco profondi e assialsimmetrici come ciotole, cupole e riflettori per lampade, con formatura flessibile a più passaggi.
2. Filatura a taglio — riduce lo spessore delle pareti tramite forze di taglio; limitata alle forme coniche e affusolate, ma garantisce un rapporto resistenza/peso superiore.
3. Formatura a flusso (tubing) — riduce lo spessore delle pareti mentre allunga i semilavorati tubolari; la soluzione ideale per componenti cilindrici e cavi di alta precisione.

La scelta del processo più adatto dipende dalla geometria del pezzo, dagli spessori desiderati, dal comportamento del materiale e dal volume di produzione: una valutazione che è meglio affidare a un team di ingegneri esperti nella lavorazione dei metalli.

Applicazioni della filatura a taglio e della formatura per scorrimento

La filatura a taglio e la formatura per scorrimento consentono la produzione economica di un’ampia gamma di prodotti in numerosi settori industriali:

• Articoli per la casa e per uso commerciale — vasi, ciotole, coni, bollitori, mestoli e imbuti
• Attrezzature industriali — alloggiamenti per soffianti, ventilatori, filtri, ugelli e tubi di Venturi
• Pressione e contenimento — cupole, fusti e recipienti a pressione senza saldature
• Settore aerospaziale e automobilistico — strutture coniche leggere, coni per motori a reazione, mozzi ruota e involucri per razzi realizzati con leghe ad alta resistenza

Questi processi si adattano facilmente sia alla realizzazione di prototipi singoli che alla produzione in serie su larga scala, grazie all’utilizzo di stampi a mandrino che consentono di mantenere bassi i costi e di apportare facilmente modifiche al progetto.

I vantaggi in sintesi

• Elevata precisione: tolleranze ristrette e spessore delle pareti uniforme, anche su contorni complessi
• Eccellente finitura superficiale — le superfici levigate mediante filatura richiedono spesso una finitura secondaria minima o nulla
• Efficienza dei materiali — un processo di formatura dei metalli senza trucioli con scarti minimi
• Maggiore resistenza — l’incrudimento migliora le proprietà meccaniche senza ricorrere al trattamento termico
• Strumenti di produzione convenienti — molto più economici degli stampi per stampaggio, ideali sia per piccole serie che per grandi volumi

Conclusione

La formatura a taglio e la formatura per flusso rappresentano i processi di massima precisione nella famiglia delle tecniche di formatura dei metalli. Controllando in modo mirato lo spessore delle pareti — assottigliando i grezzi conici nella formatura a taglio o allungando i tubi nella formatura per flusso — i produttori ottengono componenti leggeri, senza saldature e ad alta resistenza che altri metodi di formatura dei metalli non riescono a eguagliare in termini di convenienza economica. Che il vostro progetto richieda un cono ottenuto mediante formatura a taglio, un tubo ottenuto mediante formatura a flusso o un gruppo metallico completamente progettato e ottenuto mediante formatura a taglio, questi processi offrono un percorso collaudato dal prototipo alla produzione.