Appunti Estrusione e trafilatura, tecnologie meccaniche e qualità (TMQ)

ESTRUSIONE→ESTRUSIONE

La billetta iniziale viene forzata da un pistone a fluire nello spazio attivo della matrice della→camera di estrusione viene data una certa geometria alla billetta iniziale (nell’es. si mantiene unageometria cilindrica).

La matrice forza la billetta all’interno dell’ultima parte della parte attiva della macchina (cono). C’èsostanzialmente un’azione di compressione.

A caldo quando le deformazioni in gioco sono molto grandi e si può accettare una sorta di ritirodel materiale dovuto alla differenza di temperatura tra quella di lavorazione e quella ambiente.

A freddo servono sforzi maggiore ma guadagno in termini di qualità (non ho ritiri del materiale)

Nell’estrusione si vede molto bene la dipendenza dello sforzo rispetto alla velocità dideformazione. Se estrudo a caldo molto velocemente ho bisogno di sforzi maggiori.

Tipi di configurazioni :➢ Diretta = il verso di uscita

dell'estruso è uguale al verso di avanzamento del pistone. Inversa = il verso di avanzamento dell'estruso è opposto a quello di avanzamento del pistone. Nb Queste tipologie presentano delle differenze anche in base all'attrito. Idrostatica = la pressione che agisce sulla billetta è costante su tutta la superficie della billetta che viene forzata nella matrice perché c'è un liquido tra il pistone e la billetta (il pistone agisce sul liquido che agisce sulla billetta con pressione idrostatica, si evitano disomogeneità dovute all'attrito tra la billetta e il pistone durante la spinta). È un processo molto meno utilizzato perché devo andare a complicare la macchina, devo gestire meglio la temperatura... A impatto = tipo un'estrusione inversa solo che il pistone viene fatto cadere deformazione molto elevata in un tempo molto ridotto effetto degli attriti e delledistorsioni molto limitato (qualità molto buona) sistema però vincolato dalla geometria del pistone, da quella della matrice... non sempre è applicabile.
Nb oltre che con estrusione inversa si possono realizzare pezzi cavi anche con estrusione diretta:

• Pistone con spina che genera la superficie cava interna (vincolo interno alla deformazione del materiale) valido sia per pezzi cavi sia per pezzi parzialmente cavi/
• Matrici a ragno c'è una zona centrale che va a definire il diametro interno della superficie dell'estruso cavo da realizzare (i raggi collegano il mandrino centrale alla matrice stessa), questi processi avvengono a caldo, nei processi a valle c'è una sorta di camera di saldatura i pezzi divisi dalla matrice a ragno vengono risaldati prima di essere riassemblati ottengo un estruso continuo.

Nb in questo modo potrei ottenere anche tubi con componenti di diversomateriale.→α angolo della matrice ci dice come è inclinata la zona di transizione tra l'area iniziale e quella finale-→ →Zona morta zona tronco-conica della matrice fibre esterne deformate direttamente per l'azione di attrito con la matrice quelle interne sono deformate per un effetto di trazione generato dalle fibre esterne(fibre esterne sono rallentate dall'azione dell'attrito mentre quelle interne, una volta che l'azione viene propagata dalle fibre più esterne, non risentono dell'attrito e sono libere di deformarsi)→ si genera una configurazione con una sorta di gradiente nella deformazione delle fibre più esterne (che risentono dell'attrito) e di quelle più interne (che si deformano per continuità ma sono libere di deformarsi perché non risentono dell'attrito) otterremmo un reticolo molto allungato ma in modo non omogeneo:- Se α molto piccolo = la distorsionenella deformazione è comunque presente ma non è così estesa (distorsione meno impattante). (c)- Se α più grande = effetto della distorsione molto più visibile. (b)- Se α=90° = l'estruso dovrebbe passare dal diametro iniziale a quello finale praticamente nell'immediato, anche se non avviene così → a contatto con quella zona di spigolo della matrice localmente il materiale ha una superficie di scambio termico molto più elevata rispetto alla zona cilindrica → avendo una zona più estesa il materiale tenderà a raffreddarsi molto più velocemente subisce incrudimento e diventa difficile da deformare → si viene a creare la zona morta = zona di materiale fortemente incrudito che non riesce più a essere deformato (perché servirebbe uno sforzo maggiore) e si genera una sorta di cuscino sopra il quale il materiale interno a temperatura più alta scorre. In conclusione

quando alfa cresce tanto da arrivare a 90° sigenera la zona morta (strisciamento di materiale su altro materiale incrudito) e generalmente poiil processo viene fermato e ci si libera della zona morta.

(a)Angolo α impatto sui 3 contributi:

• Deformazione = considera solo la geometria iniziale e finale (e non il processo con cui ci arrivo),quindi non può dipendere dall’angolo alfa. Nb infatti nel diagramma l’energia di deformazioneideale è costante.
• Attrito = l’energia dovuta alla forza di attrito è decrescente al crescere dell’angolo alfa, perché la lunghezza del tronco conico diventa sempre più piccolo.
• Distorsione = il contributo dell’energia di distorsione aumenta all’aumentare di alfa (distorsione del reticolo sempre più visibile) →→ I tre contributi possono essere sommati si trova una curva di energia totale che è minimizzata per un certo valore dell’angolo alfa.

Nb se io opero un processo di estrusione con un angolo di 90°, l'angolo reale di scorrimento sulla zona morta è esattamente pari all'angolo alfa cheminimizza la somma dei contributi di energia (i processi cercano sempre di disporsi nella situazione di equilibrio a minore energia) → ogni volta che vado a operare con un angolo alfa>alfa ottimo avrò zona morta. → Grafico pressione-corsa pistone nella prima zona il pistone entra in contatto con la billetta aderendo sulla sua superficie laterale, ho una pressione che aumenta fino a un punto di max (punto di inizio del motorelativo), mano a mano che il pistone spinge la billetta la superficie di contatto tra camera e billetta diminuisce e quindi anche la pressione che il pistone deve esercitare diminuisce, fino a quando sono quasi a fine corsa, ovvero o trovo un tratto conico della matrice (e quindi mi devo fermare) oppure sono arrivato a una zona morta (tratto a 90°) l'ultimo tratto infatti mi dice

Che la pressione aumenta esponenzialmente e mi devo fermare perché sono in una di queste due situazioni e quindi mi devo fermare che sono a fine corsa. Nb nell'estrusione inversa non ho il moto relativo tra la billetta e la camera di estrusione (non ho il tratto di attrito) la pressione necessaria al pistone per indurre l'estrusione è minore. Nb l'area compresa tra le due curve di estrusione diretta e inversa è il calore generato per attrito.

Difettosità:

• Esterne:
• Aspetto superficiale= ossido (causato dall'innalzamento della temperatura locale durante la fase di estrusione a contatto con l'ossigeno), scalfitture (se ho una finitura superficiale della matrice non troppo elevata), macchie (dovute a innalzamento della temperatura locale dovuto a irregolarità).
• Cricche superficiali = causate da elevata temperatura e velocità che sono connesse tra loro (se sbaglio a calcolare la resistenza alla deformazione si formano).

gradiente di velocità di deformazione che si induce tra le fibre interne e quelle esterne.

Interne (più difficili da individuare):

• Cricche interne = sempre dovute al gradiente di velocità di deformazione che si induce tra le fibre interne e quelle esterne (fibre interne tendono a tirare quelle esterne per effetto di trazione, mentre quelle esterne tirano nella parte opposta quelle interne per effetto dell'attrito si possono creare degli spazi vuoti nel mezzo).
• Canali = causati dalla presenza di impurezze che rappresentano zone con resistenza alla deformazione diversa, in cui si concentrano gli sforzi e in cui posso avere dei cedimenti del materiale.