Quali sono le differenze tra valvole forgiate e valvole fuse?

La fusione è uno dei processi di lavorazione a caldo dei metalli più antichi dell'umanità con una logica di processo semplice e matura: il metallo viene riscaldato ad alta temperatura e fuso in un liquido, versato in una cavità dello stampo personalizzata e lasciato raffreddare e solidificare naturalmente per formare un corpo valvola grezzo coerente con lo stampo. Dopo la sformatura, la rimozione delle bave e la finitura meccanica delle parti chiave come le superfici di tenuta, si ottiene un corpo valvola fuso finito.
Il più grande vantaggio della fusione risiede nella sua potente capacità di formatura e nell’elevata redditività per la produzione di massa. Il metallo fuso può riempire completamente tutti gli spazi vuoti dello stampo, producendo facilmente corpi valvola con cavità interne complesse, passaggi di flusso curvi, strutture dalla forma speciale e grandi diametri nominali: un vantaggio insostituibile che la forgiatura non può offrire. Quando la produzione raggiunge la scala batch, la fusione mostra evidenti vantaggi in termini di costi. Pertanto, le valvole pressofuse fungono da attrezzatura standard per impianti di trattamento dell'acqua, sistemi HVAC, reti di tubi di irrigazione e normali condotte industriali, offrendo prestazioni stabili, pratiche ed economiche in condizioni di lavoro convenzionali a bassa pressione.
Tuttavia, il processo di colata presenta degli inconvenienti intrinseci. Il raffreddamento non uniforme del metallo all'interno dello stampo genererà micropori invisibili, bolle e difetti di ritiro all'interno del corpo della valvola. Nel frattempo, i grani metallici nei getti sono disposti in modo disordinato e distribuiti in modo approssimativo, con conseguente bassa resistenza alla trazione e allo snervamento. In condizioni di lavoro di alta temperatura, alta pressione o cicli termici ripetuti, questi difetti nascosti si espanderanno gradualmente e causeranno guasti come perdite e rotture per fatica, rendendo le valvole fuse inadatte al funzionamento a lungo termine in condizioni di lavoro difficili.

Il corpo della valvola forgiato adotta un processo di formatura a stato solido completamente diverso senza fusione del metallo. Nella produzione, le billette metalliche solide vengono utilizzate come materia prima, riscaldate fino allo stato plastico e quindi ripetutamente martellate ed estruse mediante attrezzature di forgiatura per produrre la deformazione plastica del metallo per la formazione finale delle strutture del corpo valvola.
Il vantaggio principale della forgiatura è la struttura ottimizzata dei grani interni del metallo. Il processo di forgiatura compatta la porosità e i vuoti nelle materie prime, allungando e allineando i grani in un orientamento ordinato, migliorando notevolmente la compattezza complessiva, la resistenza alle crepe e le prestazioni anti-fatica.
Inoltre, i corpi valvola forgiati possono raggiungere uno spessore di parete più sottile a parità di pressione nominale. Le strutture a pareti sottili realizzano un assorbimento e una dissipazione del calore più uniformi e riducono efficacemente i danni da fatica termica. Sono particolarmente adatti per condizioni di lavoro con frequenti operazioni di avvio-arresto e drastiche fluttuazioni di temperatura e pressione, come centrali elettriche e condotte del vapore, con stabilità operativa di gran lunga superiore rispetto ai corpi valvola fusi.
La forgiatura presenta anche notevoli svantaggi: lunghi cicli di produzione, elevati costi dello stampo e alti costi di produzione. Limitato dalla forgiatura allo stato solido, non può produrre strutture con cavità interne complesse o profili di forma speciale ed è applicabile solo a corpi valvola con strutture semplici e diametri nominali piccoli.

Le valvole pressofuse possono realizzare diametri nominali di grandi dimensioni, passaggi di flusso complessi e strutture di cavità interna di forma speciale con poche limitazioni di forma, compatibili con la maggior parte delle tubazioni per uso generale. Le valvole forgiate sono applicabili solo a corpi valvola di DN50 e inferiori con strutture semplici e regolari e non possono formare passaggi interni complessi.

I corpi delle valvole fusi presentano grani sciolti e disordinati con difetti interni dei micropori, scarsa tenacità, resistenza agli urti e resistenza alla fatica e sono soggetti a guasti in caso di ampie fluttuazioni di pressione. I corpi delle valvole forgiati possiedono grani densi e ordinati, privi di difetti di porosità, con robustezza, tenacità, prestazioni di tenuta e resistenza alla fatica termica complessivamente superiori, nonché una maggiore capacità di carico della pressione e stabilità di sicurezza operativa.

Valvole fuse: adatte per condizioni di lavoro convenzionali di temperatura normale, pressione normale e mezzi stabili, utilizzate principalmente in scenari civili e industriali generali come approvvigionamento idrico-drenaggio, HVAC, irrigazione e condotte chimiche ordinarie a bassa pressione.
Valvole forgiate: adatte a condizioni di lavoro difficili di alta temperatura, alta pressione, cicli di avvio-arresto frequenti e mezzi infiammabili-esplosivi, ampiamente applicate nella produzione di energia termica, nel trasporto di gasolio e petrolio ad alta pressione, nella chimica fine e nelle condutture principali delle industrie di fascia alta.

Le valvole fuse presentano processi semplici e supportano la produzione di massa con bassi costi di approvvigionamento e un elevato rapporto costo-efficacia, ma hanno una durata utile più breve e richiedono una manutenzione e un'ispezione più frequenti nelle fasi successive. Le valvole forgiate implicano processi di produzione complessi e costi elevati, ma offrono prestazioni stabili, tassi di guasto estremamente bassi e una durata di servizio 2-3 volte superiore a quella delle valvole fuse, con conseguenti costi operativi complessivi a lungo termine inferiori.

Esiste un malinteso comune secondo cui le valvole forgiate sono assolutamente superiori alle valvole fuse. In effetti, nessuno dei due è intrinsecamente migliore dell'altro; l’idoneità alle condizioni di lavoro è la cosa più importante. Per tubazioni di grande diametro nominale in condizioni convenzionali di bassa pressione in applicazioni civili e industriali generali, le valvole fuse sono preferibili per bilanciare costi e praticità. Per le tubazioni centrali di piccolo diametro nominale che operano in condizioni di alta temperatura, alta pressione e funzionamento continuo con severi requisiti di sicurezza, è necessario adottare valvole forgiate per eliminare potenziali rischi per la sicurezza.

In poche parole, le valvole pressofuse eccellono per l'elevata redditività, le strutture complesse e le condizioni di lavoro generiche con diametri nominali di grandi dimensioni, soddisfacendo la maggior parte delle richieste industriali convenzionali ma soggette a limitazioni prestazionali intrinseche imposte dai processi di produzione. Le valvole forgiate sono caratterizzate da alta densità, elevata resistenza ed elevata sicurezza per varie condizioni di lavoro estreme e difficili, ma sono dotate di forme strutturali semplici e costi più elevati.
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