La forgiatura è una tecnica di produzione utilizzata per modellare i materiali in titanio applicando una forza esterna a una billetta di titanio, con conseguente deformazione plastica e miglioramento delle prestazioni. Questo processo viene impiegato nella produzione di parti meccaniche, pezzi in lavorazione, utensili e pezzi grezzi. A seconda del movimento del cursore, esistono due tipi di metodi di forgiatura: il movimento verticale e orizzontale del cursore, utilizzato per forgiare parti sottili, e l'uso di dispositivi di compensazione per consentire il movimento in altre direzioni. La scelta del metodo di forgiatura influisce su fattori quali la forza di forgiatura, il processo, l'utilizzo del materiale, la produzione, le tolleranze dimensionali, la lubrificazione e i metodi di raffreddamento. Il raggiungimento dell’automazione nelle operazioni di forgiatura dipende da questi fattori.
La forgiatura può essere classificata in base al movimento della billetta in forgiatura libera, ricalcatura, estrusione, forgiatura a stampo, forgiatura a stampo chiuso e ricalcatura chiusa. La forgiatura a stampo chiuso e la ricalcatura chiusa offrono un elevato utilizzo del materiale poiché non vi è alcuna perdita di materiale a causa dei bordi volanti. Questi metodi consentono la produzione di pezzi fucinati complessi in uno o più processi. L'assenza di bordi volanti riduce l'area di forza richiesta per la forgiatura, con conseguente carico inferiore. Tuttavia, è fondamentale evitare la restrizione completa della billetta. Pertanto, sono necessari un controllo rigoroso sul volume della billetta, sulla posizione relativa dello stampo di forgiatura, una misurazione accurata dei pezzi fucinati e sforzi per ridurre al minimo l'usura dello stampo di forgiatura.
In base al movimento dello stampo di forgiatura, le tecniche di forgiatura possono essere classificate come laminazione a pendolo, forgiatura a pendolo girevole, forgiatura a rullo, laminazione a cuneo incrociato, laminazione ad anello e laminazione inclinata. Per la forgiatura fine è possibile utilizzare anche la laminazione a pendolo, la forgiatura a pendolo girevole e la laminazione ad anello. La forgiatura a rulli e la laminazione incrociata possono essere impiegate come metodi di prelavorazione per materiali sottili per migliorare l'utilizzo del materiale. La forgiatura rotativa, simile alla forgiatura libera, prevede una formatura parziale e offre il vantaggio di richiedere una forza di forgiatura inferiore rispetto alle dimensioni del pezzo forgiato. Nella forgiatura rotativa, inclusa la forgiatura libera, il materiale si espande dalla superficie dello stampo a quella libera durante la lavorazione, rendendo difficile il mantenimento della precisione. Pertanto, il controllo computerizzato del movimento dello stampo di forgiatura e del processo di forgiatura rotativa consente la produzione di prodotti dalla forma complessa e altamente accurati con basse forze di forgiatura, come pale di turbine e pezzi fucinati di grandi dimensioni con diverse varietà.
Per ottenere un'elevata precisione, è necessario prestare attenzione a prevenire il sovraccarico nel punto morto inferiore e controllare la velocità e la posizione dello stampo. Questi fattori influiscono in modo significativo sulle tolleranze di forgiatura, sulla precisione della forma e sulla durata dello stampo. Inoltre, per mantenere la precisione, dovrebbero essere implementate misure come la regolazione del gioco della guida di scorrimento, la garanzia della rigidità, la regolazione del punto morto inferiore e l'utilizzo di dispositivi di trasmissione sovvenzionati.
I materiali per forgiatura del titanio sono costituiti principalmente da titanio puro e leghe di titanio con varie composizioni. Questi materiali esistono sotto forma di barre, lingotti, polvere metallica o metallo liquido. Il rapporto di forgiatura, che si riferisce al rapporto tra l'area della sezione trasversale prima della deformazione e quella dopo la deformazione, gioca un ruolo cruciale nel raggiungimento della qualità del prodotto e nella riduzione dei costi. Le barre tonde o quadre sono comunemente utilizzate come billette per pezzi fucinati di piccole e medie dimensioni. Le barre offrono un'organizzazione uniforme ed eccellente dei grani, proprietà meccaniche, forma e dimensioni precise e una buona qualità superficiale, facilitando la produzione di massa. Controllando la temperatura di riscaldamento e le condizioni di deformazione, è possibile forgiare pezzi fucinati ad alte prestazioni senza richiedere deformazioni estese.
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