Il costo dei dischi forgiati dipende principalmente dal tipo di materiale, dal diametro e dallo spessore. Queste tre specifiche influiscono sul peso della billetta, sulla difficoltà di forgiatura, sulla scelta della pressa, sul trattamento termico e sulla quantità di materiale asportato durante la lavorazione.
Considerazioni sul tipo di materiale
La qualità del materiale influisce sia sul valore della billetta che sul costo della sua trasformazione in un pezzo forgiato finito. L’acciaio al carbonio, l’acciaio legato, l’acciaio inossidabile e le leghe di nichel possono seguire percorsi di produzione molto diversi anche quando le dimensioni dei dischi sono identiche.
1. Costo della materia prima
Ai fini di una prima stima del budget, il costo del materiale può essere confrontato con un indice relativo anziché con un prezzo di mercato fisso.
| Tipo di materiale | Indice di costo indicativo* | Costo relativo |
| Acciaio al carbonio | 1,0 | 100% |
| Acciaio legato al cromo-molibdeno | 1,3–1,7 | 130–170% |
| Acciaio inossidabile | 2,0–3,0 | 200–300% |
| Lega a base di nichel | 5,0–8,0 | 500–800% |
Se il costo del materiale di un disco in acciaio al carbonio da 100 kg è pari a 300 $, un tipo di acciaio inossidabile con un indice di costo pari a 2,5 porterebbe il valore equivalente del metallo a circa 750 $. La differenza è già di 450 $ prima di includere la forgiatura, i test e la lavorazione meccanica.
Per un ordine di 50 dischi, tale differenza ammonta a circa 22.500 $.
2. Forgiabilità e trattamento termico
I materiali con una lega più ricca possono presentare intervalli di temperatura di lavorabilità più ristretti e una minore produttività di forgiatura. I tipi di acciaio più impegnativi possono richiedere un riscaldamento aggiuntivo o un raffreddamento controllato tra le fasi di forgiatura.
I possibili costi aggiuntivi includono:
- Cicli di forno supplementari
- Tempi di riscaldamento più lunghi
- Tempi di pressatura più lunghi
- Raffreddamento controllato
- Trattamento termico aggiuntivo
- Maggiore monitoraggio del processo
Supponiamo che un ciclo aggiuntivo in forno comporti un costo di 80–150 dollari per disco in termini di attrezzature, energia e movimentazione. Per 100 dischi, ciò rappresenta circa 8.000–15.000 dollari di costi di lavorazione aggiuntivi.
Ecco perché due qualità con dimensioni finali simili possono comunque ricevere preventivi di forgiatura molto diversi.
3. Lavorazione meccanica e collaudo
Il tipo di materiale continua a influenzare i costi anche dopo la forgiatura. Gli acciai inossidabili resistenti al calore e le leghe di nichel possono richiedere velocità di taglio inferiori, un maggior numero di utensili e cicli di lavorazione più lunghi.
| Materiale | Esempio Tempo di lavorazione | Costo a 90 $/ora |
| Acciaio al carbonio | 30 min | 45 |
| Acciaio inossidabile | 42 min | 63 |
| Lega di nichel | 60 min | 90 |
Una differenza di 45 $ per pezzo equivale a 9.000 $ su 200 dischi.
Ulteriori requisiti possono includere:
- Controllo a ultrasuoni
- Prove di durezza
- Prove di trazione
- Prove di impatto
- Certificazione chimica
- Documentazione relativa al trattamento termico
A seconda delle specifiche e del metodo di campionamento, questi requisiti possono comportare un costo aggiuntivo compreso tra 100 e oltre 500 dollari per lotto o pezzo. Gli acquirenti dovrebbero quindi specificare l’esatto grado ASTM, ASME, EN o UNS, anziché limitarsi a richiedere un “disco in acciaio legato”.
Considerazioni sul diametro
Il diametro ha un’influenza particolarmente forte sul costo dei dischi forgiati perché il peso aumenta con il quadrato del diametro quando lo spessore rimane invariato.
Un modesto aumento del diametro esterno può quindi causare un aumento molto maggiore del consumo di metallo e della richiesta di forgiatura.
1. Il diametro fa aumentare rapidamente il peso
Per i dischi in acciaio con uno spessore costante di 60 mm:
| Dimensioni finali | Peso approssimativo | Aumento rispetto a Ø500 |
| Ø500 × 60 mm | 92,5 kg | Valore di riferimento |
| Ø550 × 60 mm | 111,9 kg | +21% |
| Ø600 × 60 mm | 133,2 kg | +44% |
| Ø700 × 60 mm | 181,3 kg | +96% |
L’aumento del diametro esterno da 500 mm a 700 mm comporta solo un incremento dimensionale del 40%, ma il peso teorico quasi raddoppia.
A un valore del materiale lavorato di 4 $/kg, gli 88,8 kg in più corrispondono a circa 355 $ per disco. Su 100 pezzi, la sola differenza di metallo raggiunge circa 35.500 $.
2. Un diametro maggiore può influire sulle dimensioni della pressa
Il diametro influisce anche sull’area di deformazione e sulla scelta delle attrezzature di forgiatura. Quando un disco supera i limiti economici di una pressa, il fornitore potrebbe aver bisogno di una macchina, di un forno o di un manipolatore più grandi.
Un confronto semplificato dei costi potrebbe presentarsi così:
| Metodo di forgiatura | Tariffa di officina | Tempo di pressatura | Costo di conversione approssimativo |
| Pressa media | 220 $/ora | 0,8 ore | 176 $ |
| Pressa grande | 320 $/ora | 0,9 ore | 288 |
| Pressa grande + Riscaldamento | 320 $/ora + forno | 1,2 ore | 384 $+ |
Passare alla gamma di attrezzature successiva può comportare un aumento di 100–200 dollari o più per disco, senza considerare il maggiore peso della billetta.
Per 100 pezzi, ciò potrebbe significare un ulteriore costo di lavorazione compreso tra 10.000 e 20.000 $. Questo è uno dei motivi per cui gli acquirenti dovrebbero mettere in discussione il diametro esterno (OD), che esiste solo come margine di progettazione conservativo.
3. La tolleranza sul diametro esterno (OD) aggiunge peso nascosto
Il diametro finito è normalmente inferiore al diametro grezzo forgiato. È necessario un diametro esterno (OD) aggiuntivo per rimuovere la scaglia e consentire una lavorazione di rifinitura sufficiente.
Per un disco di 60 mm di spessore:
| Diametro | Peso approssimativo | Peso aggiuntivo |
| Ø500 mm | 92,5 kg | — |
| Ø 510 mm | 96,2 kg | +3,7 kg |
| Ø 520 mm | 100,0 kg | +7,5 kg |
Solo 20 mm di diametro esterno in più aggiungono circa 7,5 kg prima di includere il margine di lavorazione.
Con un costo della lega pari a 8 $/kg, ciò equivale a circa 60 $ per disco, ovvero 6.000 $ per un ordine di 100 pezzi. Il margine è necessario, ma un eccesso di materiale comporta il pagamento di metallo che alla fine diventerà trucioli di lavorazione.
Considerazioni sullo spessore
Lo spessore aumenta il peso del disco forgiato in modo più diretto. A diametro fisso, un aumento dello spessore del 25% crea circa il 25% in più di volume teorico.
L’impatto sui costi può aumentare se si includono ulteriori operazioni di forgiatura, il tempo di permanenza in forno e il margine di lavorazione.
1. Lo spessore aggiunge direttamente metallo
Per un disco in acciaio di Ø500 mm:
| Dimensioni finali | Peso approssimativo | Aumento rispetto a 50 mm |
| Ø500 × 50 mm | 77,1 kg | Valore di riferimento |
| Ø500 × 60 mm | 92,5 kg | +20% |
| Ø500 × 70 mm | 107,9 kg | +40% |
| Ø500 × 75 mm | 115,6 kg | +50% |
Aumentando lo spessore da 50 a 75 mm si aggiungono circa 38,5 kg per disco.
Per 100 pezzi, ciò equivale a circa 3,85 tonnellate di metallo finito in più. Considerando un valore del materiale lavorato pari a 5 $/kg, la differenza è di circa 19.250 $, senza considerare le ulteriori operazioni di forgiatura.
2. I dischi più spessi richiedono una maggiore lavorazione di forgiatura
Una sezione finita più spessa richiede generalmente una billetta di partenza più grande e una maggiore deformazione durante la ricalcatura e l’allargamento.
Un confronto illustrativo sulla forgiatura:
| Spessore finale | Passate tipiche | Tempo di pressatura (esempio) |
| 50 mm | 3–4 | 30 min |
| 70 mm | 4–5 | 40 min |
| 90 mm | 5–6 | 50 min |
Con una tariffa di stampaggio di 250 $/ora, aumentare il tempo di stampaggio da 30 a 50 minuti comporta un costo aggiuntivo di circa 83 $ per disco.
Su un lotto di 150 pezzi, ciò equivale a circa 12.450 $.
Lo spessore può inoltre aumentare i tempi di riscaldamento e raffreddamento. Per i pezzi forgiati critici, è comunque necessario mantenere una deformazione sufficiente per ottenere la struttura interna e le proprietà meccaniche richieste.
3. Il margine di lavorazione può essere costoso
Lo spessore finito e quello del pezzo forgiato grezzo possono differire notevolmente quando entrambe le facce richiedono la lavorazione meccanica.
Un disco in acciaio finito di Ø500 × 60 mm pesa circa 92,5 kg, mentre un pezzo forgiato grezzo di Ø510 × 70 mm pesa quasi 112 kg.
Tale differenza è di quasi 20 kg per pezzo, ovvero circa il 21% di peso in più.
Per un ordine di 100 pezzi:
- Peso teorico del prodotto finito: circa 25 tonnellate
- Peso dei pezzi grezzi forgiati: circa 2 tonnellate
- Materiale rimosso successivamente: circa 95 tonnellate
A un valore della lega lavorata di 10 $/kg, il valore del metallo associato al materiale in eccesso ammonta a circa 19.500 $, senza includere i costi di lavorazione CNC.
L’obiettivo non è eliminare il margine di lavorazione, ma mantenerlo coerente con l’effettiva capacità dimensionale della fucina, anziché applicare un margine di sicurezza inutilmente ampio.
Bilanciamento tra tipo di materiale, diametro e spessore
I tre fattori si influenzano a vicenda. Un disco in acciaio al carbonio di Ø500 × 60 mm del peso di circa 92,5 kg presenta una struttura dei costi molto diversa rispetto a un disco in acciaio inossidabile di Ø600 × 75 mm del peso di circa 166 kg.
Il secondo disco contiene circa l’80% in più di metallo, mentre il suo materiale può costare due o tre volte di più al chilogrammo. Dimensioni maggiori possono inoltre aumentare le sollecitazioni sulla pressa, i tempi di riscaldamento, il trattamento termico e la lavorazione.
Ai fini della revisione degli acquisti, i tre fattori possono essere gestiti in questo ordine:
- Tipo di materiale: verificare che la composizione della lega corrisponda alle effettive esigenze di impiego.
- Diametro: eliminare il diametro esterno superfluo e verificare se le dimensioni richiedono l’utilizzo di attrezzature di forgiatura più grandi.
- Spessore: esaminare separatamente lo spessore strutturale e il margine di lavorazione della superficie frontale.
Un prezzo al chilogrammo basso non sempre equivale a un costo finale contenuto per i dischi forgiati. Un confronto accurato dei preventivi deve includere il grado del materiale, il diametro finito, lo spessore finito, le dimensioni grezze del pezzo forgiato, il trattamento termico, i collaudi, le condizioni di lavorazione e il volume dell’ordine.