Lavorazione lamiera: spianatura, profilatura e processi secondari

Che cos'è la lamiera?

Le lamiere in acciaio, alluminio, rame e altri metalli svolgono un ruolo essenziale nella vita quotidiana. La carrozzeria di veicoli, treni e altri mezzi di trasporto, il rivestimento delle facciate degli edifici, le grondaie, le porte dei garage, le canaline dei cavi e le lattine per bevande sono tutti esempi di prodotti realizzati in lamiera. La lamiera è caratterizzata da un'ampia superficie con uno spessore relativamente piccolo e costante. Secondo la Treccani:

si chiamano lamiere spesse quelle di spessore maggiore di 5 mm; lamiere medie se di spessore compreso fra 3 e 5 mm. Per le lamiere sottili, i lamierini, non v’è un limite preciso per lo spessore (...) le norme UNI indicano con il nome di lamierino le lamiere di acciaio di spessore da 0,3 sino a 4 mm escluso. 

Lavorazione lamiera

Nella maggior parte dei casi, come per l'acciaio, la lamiera viene prodotta partendo da un semilavorato ottenuto tramite colata in lingotti o colata continua, successivamente lavorato ad alte temperature in un laminatoio. Questo viene lavorato ad alte temperature in un laminatoio, dove viene trasformato in un nastro, detto laminato a caldo, grazie al passaggio tra coppie di rulli. 
Spesso, il nastro viene poi sottoposto a una fase di laminazione a freddo, eseguita a temperatura ambiente, per perfezionare le dimensioni, migliorare la resistenza meccanica, e ottenere una superficie più liscia e uniforme. Il risultato finale è un nastro laminato a freddo, caratterizzato da tolleranze precise e qualità superiore. Il nastro così ottenuto viene poi arrotolato in un coil e così consegnato prima di essere sottoposto a successive lavorazioni. La lamiera viene quindi srotolata e appiattita (processo di spianatura). La lavorazione successiva può avvenire in due diversi modi:

1 - La lamiera spianata viene tagliata in pezzi che possono essere lavorati individualmente con presse piegatrici, macchine piegatrici e curvatrici, oppure mediante imbutitura, punzonatura o intaglio.

2 - La lamiera spianata viene profilata in continuo nella forma finale desiderata e infine tagliata a seconda delle lunghezze richieste.

Profilatura

La profilatura, nota anche come laminazione a freddo, è stata introdotta in Europa negli anni Cinquanta dagli Stati Uniti ed è stata ampiamente utilizzata a partire dai primi anni Sessanta. Si tratta di un processo di formatura ideale per la realizzazione di pezzi in lamiera, compresi profili chiusi di discreta lunghezza e per alti volumi di produzione. I profilati di lamiera sono tipicamente caratterizzati da uno spessore uniforme delle pareti. Il processo di formatura viene eseguito a temperatura ambiente e consiste in una serie di pieghe consecutive: la lamiera viene fatta passare longitudinalmente attraverso una sequenza di coppie di rulli, ognuno dei quali contribuisce alla deformazione plastica della lamiera fino a ottenere la sezione trasversale del profilo desiderata. La forma dei rulli determina il profilo, mentre il numero di coppie e la loro disposizione dipendono dal tipo di lamiera e dalla complessità del prodotto finale. Le possibilità di progettazione del profilo, le dimensioni e le lunghezze massime sono praticamente illimitate.

Processi secondari

In una linea di profilatura possono essere integrati ulteriori processi produttivi come punzonatura, goffratura, perforazione, intaglio e scanalatura. Anche i profili tubolari chiusi possono essere prodotti mediante profilatura. In questo caso, è necessario un ulteriore processo di giunzione, di solito la saldatura delle giunture. I tubi saldati longitudinalmente sono un tipico esempio di prodotti realizzati con questo metodo.

Anche nella lavorazione della lamiera il taglio riveste un ruolo fondamentale. La tranciatura è comunemente effettuata per tagli rettilinei su lamiere sottili, mentre il taglio laser è ideale per forme complesse e dettagli precisi. Per tagliare lamiere spesse senza alterarne le proprietà o provocare distorsioni termiche, si utilizza il taglio a getto d’acqua, che sfrutta acqua ad alta pressione combinata con abrasivi.

Piegatura e formatura sono tecniche essenziali per modellare la lamiera secondo le forme desiderate. La pressa piegatrice, ad esempio, consente di creare pieghe precise bloccando la lamiera tra un punzone e una matrice, permettendo di ottenere un’ampia varietà di angoli di piegatura. La curvatura a rulli, invece, è utilizzata per ottenere superfici curve o forme cilindriche, facendo passare la lamiera attraverso rulli che la piegano gradualmente alla curvatura desiderata.

Lo stampaggio prevede l’uso di una pressa per trasformare la lamiera piatta in componenti più complessi tramite processi come punzonatura, goffratura, piegatura, bordatura e coniatura. Un esempio avanzato è l’imbutitura profonda, che permette di realizzare oggetti cavi come pentole, carrozzerie e lavelli, tirando un disco di lamiera in una matrice con un punzone. Questa tecnica consente di produrre componenti complessi, resistenti e con minimo spreco di materiale.

Infine, per assemblare lamiere in strutture complesse, vengono utilizzati diversi metodi di giunzione e saldatura. Ogni tecnica di lavorazione presenta vantaggi e limiti, con la scelta che dipende dal tipo di materiale, dallo spessore, dalla precisione richiesta e dai costi.

Processi di finitura della lamiera

Le tecniche di finitura della lamiera hanno una duplice funzione: migliorare l’estetica e aumentare la protezione del materiale. La verniciatura è una pratica diffusa che non solo valorizza l’aspetto del metallo, ma crea anche una barriera protettiva contro corrosione e usura. Un’alternativa avanzata è la verniciatura a polvere o polveri, che prevede l’applicazione elettrostatica di una polvere asciutta sul metallo, successivamente polimerizzata a caldo. Questo processo garantisce una finitura uniforme e resistente a scheggiature, graffi e sbiadimenti. La placcatura galvanica, invece, prevede il rivestimento della lamiera con uno strato di un altro metallo, come cromo o zinco, per migliorare la resistenza alla corrosione, la conducibilità o la saldabilità, a seconda dell’applicazione.

Tecnologie CAD

La pianificazione, la simulazione, l'implementazione e il monitoraggio dei processi di profilatura della lamiera sono oggi facilitati da strumenti informatici (CA tools). Software specifici possono essere utilizzati per misurare la produttività e l'efficienza complessiva delle attrezzature (OEE) delle linee di profilatura.

Linee di profilatura

Il punto di partenza di una linea di profilatura è un aspo svolgitore su cui viene caricato e srotolato il coil di lamiera. L'estremità iniziale è rastremata per favorire un'alimentazione regolare della lamiera nelle coppie di rulli di formatura. La lamiera viene fatta passare attraverso un’unità di raddrizzamento che la spiana.
Prima o dopo il processo di profilatura possono essere eseguite varie lavorazioni secondarie. Ad esempio, prima della fase di formatura si possono eseguire punzonature, forature, intagli, cesoiature. È inoltre possibile praticare fori con o senza filettatura, ondulazioni, goffrature o dadi. Durante la profilatura, la lamiera viene progressivamente sagomata passando attraverso le coppie di rulli, con l'applicazione di lubrificanti per ridurre l'attrito.
Per altre sezioni trasversali a profilo chiuso, come i tubi, i bordi vengono saldati longitudinalmente utilizzando tecnologie di saldatura laser o ad alta frequenza (HF). Infine un’unità di taglio taglia i pezzi a misura prima di scaricarli per un'ulteriore lavorazione o spedizione.

Applicazioni della lamiera profilata

I profili in lamiera sagomata sono componenti essenziali nella costruzione di automobili, treni, impianti fotovoltaici, impianti per la distribuzione di energia, edifici, magazzini, supermercati e altri settori come ad esempio la logistica. Nei veicoli, le parti in lamiera laminata a freddo fungono da elementi decorativi e di rinforzo della carrozzeria. Nelle locomotive ferroviarie e nelle carrozze passeggeri, le parti in lamiera sono integrate nelle pareti laterali, nei tetti e nei pavimenti. Le applicazioni nell’ edilizia comprendono realizzazione di pareti, rivestimenti, tetti, soffitti, pavimenti, canaline per cavi e apparecchiature di riscaldamento, ventilazione e condizionamento dell’aria (HVAC). I componenti in lamiera profilata sono necessari anche per i montanti delle scaffalature, i supporti, le traverse e le guide dei pallet nei magazzini. Inoltre, questi componenti sono utilizzati nel settore commerciale per la conservazione degli alimenti, ad esempio nei frigoriferi, nei congelatori e negli scaffali dei negozi di alimentari e dei supermercati. Infine, negli impianti fotovoltaici, sono essenziali per le strutture di montaggio e i sistemi di fissaggio e orientamento dei pannelli solari.

Lamiera: la scelta dei materiali

L'acciaio è ampiamente utilizzato per la sua resistenza e durabilità, in particolare nella versione zincata, essenziale nell'industria automobilistica per pannelli di carrozzeria, telai, parti del motore e anche per il settore del bianco. Nell’edilizia, le lamiere d'acciaio vengono impiegate per coperture, rivestimenti, supporti strutturali e sistemi HVAC (riscaldamento, ventilazione e condizionamento).

L'acciaio inossidabile, grazie alla sua resistenza alla corrosione, è ideale per applicazioni mediche, sanitarie, nell'industria alimentare e nell'architettura.

L'alluminio, noto per la sua leggerezza e le sue eccellenti proprietà meccaniche, trova ampio impiego nei settori aerospaziale e automotive: consente di ridurre il peso dei pannelli della carrozzeria; mentre nel settore aerospaziale l'alluminio e il titanio vengono utilizzati per  fusoliere, parti strutturali e sistemi idraulici. Grazie alla sua eccellente conduttività, l'alluminio è prezioso anche nei sistemi elettrici e di scambio termico.

Il rame, apprezzato per la sua resistenza alla corrosione e per le sue proprietà di conduttività elettrica e termica, è largamente impiegato in componenti elettrici, impianti idraulici, coperture e applicazioni decorative.

Il titanio si distingue per il suo elevato rapporto resistenza-peso, la resistenza alla corrosione e la biocompatibilità, caratteristiche che lo rendono adatto per componenti di aerei e navicelle spaziali, dispositivi per il trattamento chimico e sistemi di scarico automobilistici.

Infine, la lamiera di zinco offre un'eccellente resistenza alla corrosione, risultando perfetta per applicazioni esterne come coperture, rivestimenti e bordature. Inoltre, lo zinco è un materiale molto resistente e durevole, in grado di sopportare temperature estreme senza creparsi o deformarsi.

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https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0924013602001930

Le informazioni sono state compilate dall’Ing. Konrad Dengler, giornalista tecnico e traduttore specializzato in temi industriali.