FUCINATURA o forgiatura

FUCINATURA o forgiatura (fr. forgeage; sp. forjadura; ted. Schmieden; ingl. forging)

S'intende, con questo nome, l'operazione di lavorare il ferro o l'acciaio a caldo, mediante battitura o pressione. Costituisce il più antico sistema di lavorazione del ferro, eseguito per secoli manualmente in piccole officine, avvalendosi di un fornello per il riscaldo del ferro, dell'incudine e di varî utensili per battere e modellare il metallo (v. fucina).

Oggi la grande industria usa la fucinatura, per ottenere pezzi molto grossi e di svariate forme, come corazze sagomate, alberi per navi, cannoni, proiettili, ecc. non ottenibili per laminazione (v.). L'operazione è eseguita meccanicamente, portando il ferro o l'acciaio da lavorare alla temperatura conveniente (1100°- 1200°) in appositi forni di riscaldo e poscia sottoponendo il metallo alla pressione di apposite macchine utensili.

I forni di riscaldo per la fucinatura meccanica sono in genere dei semplici forni a suola saldati a gas o ad olio pesante. Il ferro o l'acciaio in lingotti provenienti dalle acciaierie (v. ferro) vi sono immessi ed estratti con l'aiuto di speciali mezzi meccanici. Particolare difficoltà comporta il riscaldamento dei grossi lingotti, anche se preparati con cautele speciali, soprattutto per il pericolo che si manifestino delle spaccature. Occorre in genere che per questi lingotti il riscaldamento sia molto lento e graduale: per alcuni anzi (del peso di oltre 100 tonn.), può raggiungere la durata di parecchi giorni. Le macchine utensili più comunemente usate sono le berte e le forgiatrici, i magli a vapore o ad aria compressa, le presse idrauliche, ecc. (v. forgiatrice; maglio; pressa).

Per la fabbricazione di piccoli pezzi in serie numerosa si adoperano più comunemente le berte, costituite da un'incudine nella quale è scavata metà della forma del pezzo da stampare, mentre l'altra metà è incavata nella mazza del peso di parecchi quintali. Il pezzo di ferro incandescente da stampare viene posato sull'incudine sulla quale cade la mazza, il cui sollevamento avviene generalmente a mezzo di cinghia a frizione. La produzione delle berte è economica e di alto rendimento. Per la fabbricazione di pezzi più grossi che non possono essere stampati, si usano invece magli. Naturalmente, poiché le caratteristiche principali di questi sono date da due fattori, peso della massa battente e velocità di caduta, variando opportunamente i quali si possono ottenere risultati diversi (v. maglio), la scelta del tipo più adatto per un determinato lavoro di fucinatura deve essere fatta con molta cura e comunque in maniera che il pezzo fucinato risulti lavorato ugualmente in tutta la sua massa. I magli possono essere a vapore o ad aria compressa e a semplice o a doppio effetto. Nel primo caso la forza del vapore o dell'aria agisce solamente sotto il pistone sollevando la mazza, che ricade poi liberamente per peso proprio; nel secondo la pressione, dopo aver fatta sollevare la mazza, agisce sull'altra faccia dello stantuffo, aumentando la forza di caduta. I primi magli erano azionati ad acqua e la fig. 7 ne rappresenta un tipo di costruzione più comune. Oggi i magli sono azionati preferibilmente ad aria e la fig. 5 ne mostra appunto un tipo. Nella pratica si hanno magli che da poche centinaia di kg. di mazza battente giungono fino a pesi di mazza di più che 100 tonn. per la fucinatura di grossi lingotti (corazze e cannoni). Le acciaierie di Terni hanno avuto in funzione per un certo tempo un maglio da 100 tonn., con una sotto-incudine del peso di circa 1000 tonn. In America, presso la Bethlehem Iron Co., vi era un maglio di 125 tonn. di peso di mazza battente. Tuttavia questi grossissimi magli hanno tra gli altri l'inconveniente di arrecare notevoli disturbi nelle vicinanze delle officine per le vibrazioni che provocano.

Una tendenza moderna è quella di sostituire alla fucinatura con maglio quella con presse idrauliche, sia per il maggior rendimento che si può ottenere da queste, sia perché la deformazione in tal modo ottenuta nel pezzo è molto meno brutale e violenta che non col maglio; sia infine perché, con la lentezza di movimento della pressa, si ha la sicurezza che l'effetto della pressione è trasmesso anche al centro del pezzo da fucinare, specialmente se questo è di grosse dimensioni; appunto per questa ragione è indispensabile che le presse siano molto potenti.

La pressa idraulica è costituita da un cilindro il cui pistone, guidato da 4 colonne, termina a una estremità con un piatto che va ad appoggiare sul pezzo da fucinare. Facendo agire acqua sotto pressione sull'estremità opposta del pistone, questo è sollecitato a scendere e a comprimere il lingotto che si trova interposto tra esso e l'incudine (v. pressa). I primi esperimenti di fucinatura con presse idrauliche rimontano al 1856 e sono stati tentati da Bessemer, il quale appunto brevettò il tipo di pressa riportata nella fig. 8. Oggi si costruiscono presse per pressioni fino a 15.000 e più tonn., e quindi, per non eccedere nelle dimensioni dei cilindri, occorre siano azionate con acqua alla pressione di parecchie centinaia di kg. per cmq. e abbiano altre particolari caratteristiche costruttive. La figura 6 rappresenta una grossa pressa da 5000 tonn. per la fucinatura di lingotti per grosse artiglierie. Negli ultimi anni, oltre alle presse puramente idrauliche, si hanno presse con funzionamento combinato idraulico e a vapore. Le presse, oltre che alla fucinatura, si prestano anche bene per lavori di stampatura: di proiettiìi, di lamiere, di telai per veicoli ferroviarî, di supporti, di focolari, di locomotive, ecc. Nel caso dei proiettili, ad es., è possibile ricavare in un sol colpo da semplici blocchetti di acciaio dei cilindri cavi a fondo chiuso, che vengono senz'altro passati alla torneria per il lavoro di finitura. Infine le presse, oltre che verticali, possono essere orizzontali e adattarsi alla trafilatura di grossi pezzi già stampati a caldo, come tubi e proiettili di grandi dimensioni, ecc.