L’attuale produzione di elementi di fissaggio comprende sei processi principali, ciascuno progettato tenendo conto di materiali specifici, requisiti prestazionali e considerazioni sui costi:
Processo di intestazione a freddo
La formatura a freddo è il metodo di formatura più diffuso nella produzione di elementi di fissaggio. Implica l'utilizzo di matrici ad alta-pressione per estrudere filo metallico (come acciaio al carbonio, acciaio inossidabile o lega di alluminio) a temperatura ambiente in forme base come bulloni e dadi. I vantaggi principali di questo processo sono l'elevata efficienza e l'utilizzo superiore dei materiali; una singola operazione di formatura può ridurre la necessità di lavorazioni successive (taglio) del 30%–50%, ottenendo allo stesso tempo una precisione dimensionale entro ±0,05 mm. Le applicazioni tipiche includono bulloni di motori automobilistici e componenti-dadi per costruzioni ad alta resistenza-che richiedono resistenza e consistenza eccezionali. Gli aspetti tecnici chiave includono:
- Progettazione dello stampo: ottimizzazione degli angoli della cavità dello stampo in base alla duttilità del materiale per prevenire fessurazioni;
- Lubrificazione: utilizzo di lubrificanti a base di grafite o acqua-per ridurre il coefficiente di attrito e prolungare la durata dello stampo;
- Ricottura: esecuzione della ricottura sferoidizzante dopo la deformazione a freddo per alleviare lo stress interno e migliorare la lavorabilità per la lavorazione successiva.
Processo di forgiatura a caldo
Per elementi di fissaggio su larga-scala o ad alta-resistenza (come i bulloni delle torri delle turbine eoliche e i connettori dei ponti), il processo di forgiatura a caldo prevede il riscaldamento del metallo al di sopra della sua temperatura di ricristallizzazione (tipicamente 800-1200 gradi) e l'applicazione di pressione tramite una pressa di forgiatura per indurre la deformazione plastica. I principali vantaggi includono la capacità di produrre forme complesse di sezione trasversale- e di ottenere un'elevata densità del materiale, con conseguente resistenza alla trazione superiore del 15%–20% rispetto a quella delle parti stampate a freddo-. I punti critici di controllo includono:
- Controllo della temperatura: è necessario un monitoraggio rigoroso della temperatura di riscaldamento e del tempo di mantenimento per prevenire un'eccessiva formazione di incrostazioni di ossido o un ingrossamento del grano;
- Rapporto di forgiatura: in genere è richiesto un rapporto di deformazione totale maggiore o uguale a 3 per garantire il flusso continuo dei grani metallici;
- Post-elaborazione: la regolazione della durezza tramite normalizzazione o tempra e rinvenimento è necessaria per soddisfare l'intervallo standard HRC 28–38.
Processo di tornitura
Anche se meno efficiente della deformazione a freddo, il processo di tornitura rimane indispensabile per produrre elementi di fissaggio di forma speciale (come bulloni non-standard e perni forati). Il processo prevede la rotazione del pezzo su un tornio CNC e l'utilizzo di un utensile da taglio per rimuovere il materiale in eccesso. Le principali caratteristiche tecniche includono:
- Elevata precisione: raggiunge i gradi di tolleranza IT5–IT7, rendendolo adatto per connettori per strumenti di precisione;
- Ampia adattabilità dei materiali: in grado di lavorare materiali difficili da formare tramite deformazione a freddo, come le leghe di rame e titanio;
Processo di stampaggio
Utilizzato principalmente per produrre elementi di fissaggio piatti come rondelle e rondelle elastiche, questo processo utilizza una pressa elettrica per azionare uno stampo che esegue operazioni come tranciatura e piegatura su lamiera. I suoi principali vantaggi sono la produzione ad alta-velocità (capace di centinaia di parti al minuto) e il basso costo; tuttavia, i seguenti fattori richiedono attenzione:
- Usura delle matrici: punzoni e matrici devono essere sostituiti periodicamente per evitare sbavature eccessive;
- Selezione del materiale: sono preferibili lamiere di acciaio a basso-carbonio con buona duttilità, come Q235 o SPCC;
- Trattamento superficiale: i trattamenti post-stampaggio-come la galvanica o l'annerimento-sono necessari per prevenire ruggine e corrosione.
Processo di laminazione del filo
Utilizzato per la filettatura di bulloni e viti, il processo di rullatura forma filettature sulla superficie del pezzo attraverso la compressione rotazionale di due o tre matrici di rullatura. Rispetto al taglio del filo, i suoi vantaggi includono:
- Maggiore resistenza: l'incrudimento per lavorazione a freddo aumenta la resistenza al taglio dei fili del 20%-30%;
- Qualità della superficie: la rugosità della superficie della filettatura può raggiungere Ra 0,8 μm, riducendo la perdita per attrito;
- Risparmio di materiale: non vengono prodotti trucioli, con un conseguente utilizzo del materiale che si avvicina al 100%.
Processi di trattamento superficiale
La resistenza alla corrosione e la qualità estetica degli elementi di fissaggio dipendono dal trattamento superficiale; i processi comuni includono:
- Elettro-zincatura: basso costo, adatta per ambienti interni, con uno spessore tipico di 5–12 μm;
- Dacromet: nessun rischio di infragilimento da idrogeno, resiste a 500-1.000 ore di test in nebbia salina ed è comunemente utilizzato per i componenti del telaio automobilistico;
- Rivestimento per diffusione di zinco: forma uno strato di lega di zinco-ferro sulla superficie dell'acciaio tramite diffusione, offrendo 3-5 volte la resistenza alla corrosione dell'elettro-zincatura;
- Spruzzatura: come il rivestimento in polvere di poliestere, utilizzato per viti decorative architettoniche per fornire un'ampia gamma di opzioni di colore.