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Innovative Stamping Die for Aluminium Ribs Hot Stamping

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Una tecnologia di stampaggio perfezionata per creare parti metalliche migliori per gli aeromobili

Quando si tratta di produrre parti complesse per aeromobili, non c’è spazio per gli errori: tolleranze minime e migliore lavorabilità impongono che i progetti siano perfetti e non solo abbastanza buoni. L’azienda spagnola Batz ha sviluppato delle matrici avanzate per lo stampaggio a caldo per progetti di centine alari altamente precisi e sofisticati.

Tecnologie industriali

La formatura del metallo permette agli ingegneri aerospaziali di modellare una vasta gamma di parti strutturali e componenti della cellula di aeromobili piccoli e grandi. Mónica Carranza Sáenz, coordinatrice del progetto Rib-ON finanziato dall’UE, osserva che nonostante il potenziale di questo processo, «quando si tratta di formare fogli di alluminio a temperatura ambiente, essi dimostrano una bassa lavorabilità e un ritorno elastico, cioè tendono a tornare alla loro forma originale. Aumentare la temperatura aiuterebbe notevolmente nell’affrontare queste sfide e produrre parti altamente precise con una geometria complessa.»

Dare forma a parti metalliche ad alte temperature

Lo stampaggio a caldo è una tecnologia promettente per la produzione ad alto volume e competitiva di parti strutturali primarie e secondarie di aeromobili. «La combinazione dello stampaggio a caldo con leghe di alluminio ad alte prestazioni offre una serie di vantaggi, quali forme più curve, tolleranze minori e peso ridotto, pur mantenendo la resistenza del componente finale», aggiunge Carranza Sáenz. Grazie al progetto Rib-ON, la società spagnola Batz e il partner del progetto AZTERLAN hanno sviluppato con successo uno stampo modulare e a basso costo per la produzione di diverse geometrie di centine alari basate su leghe di alluminio ad alte prestazioni. Questo stampo avanzato ha permesso agli ingegneri di produrre centine di alluminio di diverse forme e lunghezze. Prima del suo sviluppo, i ricercatori hanno condotto delle simulazioni per definire il tipo e la corretta configurazione dei componenti dello stampo. Per lo strumento di stampaggio a caldo è stata scelta una configurazione semplice che comprende un punzone, una matrice e un porta-stampo. Il processo di formatura del metallo ha anche incorporato una fase di formatura a freddo per controbilanciare il possibile ritorno elastico. Questa fase di formatura a freddo può anche essere omessa, poiché i margini di tolleranza dei pezzi ottenute con la formatura a caldo sono abbastanza elevati. Sono stati eseguiti test tribologici per analizzare l’attrito e l’usura di diverse combinazioni di materiali e rivestimenti a diverse temperature. Alla fine, il GGG70-L - un tipo di ghisa duttile con un’alta resistenza alla trazione - ha dimostrato di essere il materiale più conveniente per la produzione di stampi.

Minori costi di materiale e di trattamento termico

«L’utilizzo di questo tipo di ghisa (una materia prima) nella produzione di stampi a caldo ha contribuito a ridurre i costi del materiale dell’80 % rispetto agli acciai forgiati comunemente usati (leghe di carbonio e ferro). I costi di produzione sono stati ridotti anche utilizzando semplici circuiti di raffreddamento nello stampo, grazie al lungo tempo di ciclo consentito dalla produzione in piccoli lotti», osserva Carranza Sáenz. Grazie ai piccoli lotti, la necessità di rivestire gli stampi può essere eliminata, poiché la ghisa ha dimostrato il livello più basso di grippaggio, un tipo di usura che fa aderire un metallo ad un altro metallo, alle temperature tipiche per le produzioni brevi. Le matrici per lo stampaggio sono un fattore importante nel costo finale dei pezzi strutturali. I bassi costi facilitano senza dubbio la loro ampia adozione da parte dell’industria aerospaziale. La matrice per lo stampaggio a caldo BATZ si è dimostrata adatta alla produzione di centine alari, garantendo un elevato livello di precisione, tolleranze ristrette e ripetibilità per geometrie complesse.

Parole chiave

Rib-ON, stampaggio a caldo, matrice per lo stampaggio, centina alare, aeromobile, tolleranza, alluminio, parti strutturali, ghisa, aerospaziale, fusione di metalli

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