La forgiatura è un processo in cui il metallo caldo di forma ruvida viene quindi schiacciato con la forza da stampi di forma esatta, comprimendo gravemente le molecole di metallo o lega. Ci sono tensioni interne create all'interno della struttura, che alla fine resistono allo stress puro e alla tensione avendo una riserva di "forze" controbilanciate a causa della miriade di piccoli nodi di stress creati dalla forgia all'interno. Le fustelle non sono necessarie per la forgiatura, poiché qualsiasi fabbro o fabbro crea stress simili quando si batte il metallo caldo con un martello mentre si raffredda. Tuttavia, se la parte (o la spada) viene nuovamente riscaldata, gran parte del guadagno può essere perso mentre le molecole rilassano le loro posizioni anguste.
C'è anche la tempra, che sta prendendo una parte metallica che è molto vicina a un punto eutettico (cambiamento di fase) e che improvvisamente si raffredda in un bagno di olio o acqua, forse anche gas liquefatto. Ciò crea proprietà di resistenza simili, ma non deve essere considerato forgiatura poiché il guadagno è superficiale e in genere non si estende attraverso la parte. Questo di solito è seguito da una "ricottura", che è un processo di riscaldamento molto lento e un raffreddamento lento che allevia ALCUNI degli stress superficiali che potrebbero causare incrinature o frantumazioni. Se la parte ha dimensioni irregolari (come una biella con un'estremità grande e un'estremità piccola), è probabile che anche il processo di tempra causi deformazioni che devono essere rimosse, in genere meccanicamente mediante flessione. Non sono a conoscenza del fatto che questo sia usato molto per le parti del motore.
La maggior parte della produzione in serie di parti del motore avviene mediante fusione, il che è diverso dalla forgiatura in quel metallo fuso viene "semplicemente" versato in uno stampo a forma quasi e lasciato raffreddare. Le molecole della lega sono autorizzate a muoversi secondo le necessità e la parte presenta uno stress interno ridotto. Questo è un processo meno costoso rispetto alla forgiatura, poiché gli stampi sono molto più economici da realizzare rispetto alla forgiatura degli stampi - oltre a molte altre ragioni. Le parti forgiate spesso iniziano come pezzi fusi. In applicazioni ad alta potenza e in altri casi in cui RPM e / o pressioni del cilindro (BMEP) sono molto elevate, ne vale la pena l'ulteriore spesa di forgiati.
BMW, Porsche, Corvette, Ferrari, ecc. Useranno forgiati dove il costo è meno preoccupante rispetto a prestazioni e percezione. Un altro vantaggio cruento è che le parti possono essere forgiate con meno materiale per un peso inferiore, pur essendo più forti di una fusione da mele ad arance. Questo è ENORME in qualcosa come una biella (più un pistone), in cui la maggior parte dei guasti NON è dovuta alla compressione da spinta, ma dalla tensione sollecita la fatica da cambiare direzione dopo Top Dead Center. Ogni intero gruppo alternativo potrebbe pesare solo qualche chilo, ma immagina lo stress se dovessi buttarlo via da te e dartelo all'istante - 15000 volte al minuto, 250 volte al secondo su una bici da litro o un moderno motore F1. Questo è il motivo per cui i motori ad alta compressione, RPM elevato, boost elevato utilizzano interni forgiati ... non tanto a causa della pressione, ma a causa delle maggiori forze di tensione create da pezzi fusi di peso maggiore - forze che sono (penso di ricordare) CUBATE rispetto a RPM e quadrate rispetto a peso. [che il ricordo potrebbe non essere esatto] ... Andare oltre nella riduzione del peso suggerisce materiali come il titanio o le esotiche nanoparticelle di metallo composito yadayada, che vanno ben oltre la risposta alla tua domanda o al mio portafoglio.
TUTTI questi processi richiedono esatte postfazioni di lavorazione per ottenere le dimensioni esatte appropriate per il montaggio dei cuscinetti e le filettature per il montaggio.
La metallurgia è incredibilmente interessante. 6000 anni fa gli artigiani stavano fabbricando spade che non sono ancora state completamente ricreate fino ad oggi. Nonostante gli incredibili guadagni nella tecnologia della lavorazione di leghe e metalli, sento ancora l'unica differenza enorme tra l'arte dell'alchimia e la scienza della metallurgia, è che la metallurgia funziona davvero!
Mi piacerebbe un set di canne forgiate Manly o Crower per il mio progetto Saabaru EJ205, ma $ 1000- $ 1400 è probabilmente 4 o 5 volte il costo delle parti di scorta perfettamente funzionanti per un veicolo di serie. Non menzionerò nemmeno il costo di un albero motore forgiato. E poi ci sono queste cose del pistone ... [sospiro]