Andare avanti per ridurre i costi del titanio

Jun 01, 2023

Per produrre parti complesse in titanio in modo più conveniente, le officine meccaniche stanno incorporando sempre più attrezzature avanzate di forgiatura per integrare le loro capacità CNC esistenti per creare parti a forma di rete che richiedono solo una lavorazione minima. In alcuni casi, il processo di forgiatura è così preciso che non è necessaria alcuna lavorazione aggiuntiva.

Ci sono vantaggi significativi nell'includere la forgiatura nel repertorio di un'officina meccanica. Con i recenti progressi nei controlli e nell'automazione delle presse idrauliche per forgiatura, le parti di precisione in titanio possono essere forgiate con tolleranze estremamente strette e con volumi relativamente elevati. La forgiatura può anche ridurre i costi di produzione del titanio fino al 50%.

Per forgiare il titanio secondo specifiche precise, tuttavia, le officine meccaniche necessitano dell'attrezzatura giusta con un controllo estremamente rigoroso dei parametri di produzione. Fortunatamente, i progressi nella progettazione, nei controlli e nell’automazione delle presse idrauliche stanno contribuendo a ottimizzare la qualità, la produzione e il prezzo dei componenti.

Per produrre in modo economicamente vantaggioso parti in titanio complesse e di grandi dimensioni, FPD Co., un'officina meccanica con sede in Pennsylvania che produce componenti aerospaziali e medici, ha investito in una nuova pressa personalizzata capace di un maggiore controllo con un tonnellaggio maggiore.

“Volevamo aumentare la nostra dotazione di parti forgiate e ciò richiedeva una pressa più grande con controlli più sofisticati per le parti in titanio. Avevamo già una pressa da 2.500 tonnellate, relativamente piccola per il titanio. Allo stesso tempo, dovevamo migliorare il controllo, la qualità e i tempi di ciclo", ha affermato Jeff Speicher, direttore generale di FPD.

Per raggiungere i propri obiettivi di produzione, FPD ha collaborato con Erie Press Systems, un produttore di presse meccaniche per forgiatura e presse idrauliche progettate individualmente. Erie Press, fondata nel 1895, fa ora parte del più grande fornitore di attrezzature per forgiatura del Nord America: Ajax-CECO-Erie Press.

Sebbene Erie Press abbia progettato, ingegnerizzato e costruito il sistema, FPD ha fornito un contributo significativo sui requisiti di progettazione. Il risultato è stato una pressa idraulica personalizzata ad alta velocità in grado di produrre 3.000 tonnellate a una velocità e a un profilo di carico completamente controllati e programmabili per tutta la corsa.

“La pressa personalizzata, insieme alla nostra ingegneria e alle nostre attrezzature, ci consente di mantenere tolleranze estremamente strette in modo coerente durante la creazione di parti in titanio per l’industria aerospaziale e dei dispositivi medici. Con la giusta attrezzatura, i pezzi forgiati sono estremamente uniformi e possiamo produrre forme quasi perfette che richiedono una lavorazione minima o nulla. Se una parte necessita di lavorazione aggiuntiva per fori, fori o altre caratteristiche secondarie, possiamo farlo anche noi", ha spiegato Speicher, aggiungendo che FPD fornisce ampi servizi di lavorazione CNC a cinque assi in loco.

Secondo Speicher, l'attrezzatura per forgiatura Erie Press è progettata con un esclusivo sistema servoidraulico che consente un maggiore controllo della corsa di forgiatura e della forza applicata. Il controllo della pressa modula le valvole di scarico servoproporzionali dell'accumulatore per mantenere la velocità programmata indipendentemente dal carico, garantendo prestazioni di forgiatura costanti. Questa disposizione offre flessibilità per forgiare parti in un ampio intervallo di velocità non possibile con una configurazione della velocità di scarico dell'accumulatore regolata meccanicamente.

Per alcune geometrie delle parti, la velocità di deformazione del titanio può richiedere profili di velocità variabili durante tutto il processo di formatura. La modifica del tasso di deformazione consente a FPD di ottenere una migliore durata dello stampo creando allo stesso tempo maggiori dettagli riempiendo le anime e gli angoli della cavità dello stampo più avanti nella corsa. Speicher ha affermato che il sistema servoidraulico consente una risoluzione estremamente elevata nella definizione di tali parametri. Inoltre, il controllore della posizione della pressa pubblica (sul server dell'impianto FPD) un grafico ad alta velocità o una firma digitale corrispondente al ciclo di forgiatura di ciascuna parte per documentazione storica e riferimento.

FPD può anche controllare la pressa per colpire la parte con una forza specifica o con un limite di tonnellaggio predefinito. Inoltre, la pressa può raggiungere una posizione programmata con una precisione di posizionamento inferiore a 0,01" [0,25 mm].