Appunti sulla deformazione plastica

Maggiore è la massa M dell’incudine, maggiore è la variazione di energia cinetica che si trasforma in lavoro di

deformazione del massello.

Solitamente: - m= 3000/ 80000 N; - M= (10/15) m; -altezza di caduta=1/1.5 m;

→ Presse a vite:

Usano un sistema di guida a ruote di frizione:

–per accelerare il gruppo volano – vite – slitta;

–per riportare la slitta al punto morto superiore.

(Possono avere un dispositivo di regolazione e controllo dell’energia disponibile per evitare inutili

sollecitazioni della macchina e degli stampi).

Presse a vite traslante e a vite rotante:

→ Pressa a vite: energia disponibile.

L’energia teorica (o nominale) disponibile alla mazza vale:

→ Pressa a vite: energia assorbita:

Durante la fase di stampaggio, la forza richiesta dalla deformazione si scarica sull’incastellatura e sulla vite.

– Non essendo perfettamente rigide subiscono una deformazione elastica.

• Una frazione dell’energia disponibile nominale En viene assorbita dalla pressa.

• FORZA LIMITE: tutta l’energia disponibile alla mazza si trasforma in lavoro di deformazione della pressa

(pezzo infinitamente rigido).

-Poiché l’incastellatura della pressa si deforma elasticamente, l’energia totale assorbita vale:

– L’energia assorbita dalla pressa è tanto maggiore quanto maggiore è la forza di stampaggio.

– L’energia assorbita dalla pressa è tanto minore quanto maggiore è la rigidezza della pressa.

*Pressa a vite: energia disponibile:

Verifica della realizzazione del pezzo con 1 solo colpo.

Si calcola:

– la forza massima per stampare il pezzo (FMAX);

– l’energia richiesta per la realizzazione del pezzo (E);

Se il punto P definito da queste due coordinate (E, FMAX) è sottostante la curva, il pezzo è realizzabile in un

solo colpo, altrimenti bisogna prevedere sbozzati intermedi e realizzare il componente con più colpi.

→ Presse ad eccentrico:

Si basano sul cinematismo biella manovella realizzato mediante un albero ad eccentrico. L’operazione di

deformazione plastica può essere portata a termine se la forza richiesta dal processo è sempre inferiore a

quella disponibile nella pressa.

→ Presse ad eccentrico: forza disponibile

Con un azionamento tipo biella-manovella, la forza verticale Fh sul piede di biella (forza disponibile) dipende

dalla distanza h dal punto morto inferiore:

Mt = momento torcente agente sull’albero di manovella;

e = lunghezza della manovella (eccentricità);

α= angolo di manovella;

β= angolo di biella.

La forza cha la mazza può esercitare dipende dall’angolo α di manovella.

– Tende all’infinito per α tendente a zero!

L’energia è fornita da un volano mosso da un motore elettrico.

*Presse ad eccentrico: limitazioni di utilizzazione

Non superare la forza nominale Fn della pressa:

– Non si devono sovraccaricare l’incastellatura ed i vari organi;

Verificare che il momento torcente sull’albero eccentrico non superi quello massimo ammissibile Mt, MAX:

– Non si devono sovraccaricare gli organi sottoposti a torsione;

Verificare che l’energia richiesta dall’operazione non sia maggiore di quella disponibile Ed:

– Non si deve sovraccaricare il motore.

*Regolazione delle presse ad eccentrico

La maggior parte delle presse meccaniche permettono:

– una variazione della corsa;

– una registrazione della mazza rispetto al piano di lavoro.

La variazione della corsa si realizza interponendo una bussola eccentrica fra l’albero eccentrico e la biella.

→ Presse oleodinamiche:

Il principio di funzionamento si basa sul movimento di uno o più pistoni idraulici ottenuto mediante olio in

pressione.

– La forza massima è disponibile in qualsiasi punto della corsa della slitta.

– È possibile variare con continuità la velocità della slitta durante la corsa di lavoro.

→ FUCINATURA / STAMPAGGIO:

Corrisponde alla deformazione plastica di un massello attraverso l’applicazione di forze esterne esercitate

mediante stampi Cavità che vanno riempite con il materiale. Stampi aperti o chiusi.

Questa operazione ha caratteristiche e vantaggi molto simili alla fusione in quanto permette l’ottenimento di

particolari molto vicini alla forma del pezzo finale limitando quindi molte operazioni alle macchine utensili.

Il principale problema è quello relativo all’ottenimento di pezzi esenti da difetti. Per fare ciò è necessario che

la forma della cavità dello stampo sia completamente riempita.

Questo implica una attenta progettazione della cavità stessa.

→ La camera scartabava:

Diventa quindi importante saper prevedere e gestire il flusso plastico del materiale durante tutta la fase di

riempimento dello stampo. Un ruolo importante è quello svolto dalla camera scarta bave che ha un triplice

scopo:

– Accogliere il materiale in eccesso;

– Contenere il movimento centrifugo del materiale;

– Ammortizzare il colpo durante la chiusura degli stampi;

Il movimento centrifugo del materiale è contenuto in quanto si ha

l’incrudimento a caldo del materiale nella luce di trafilatura della camera scartabava esaltato dalla

diminuzione locale di temperatura. Il materiale esce quindi dalla luce delle bave con sempre maggiore

difficoltà ed è costretto a rimontare garantendo il riempimento dello stampo.

→ Fattori che influenzano il riempimento degli stampi:

Deformabilità e resistenza allo scorrimento:

– scarsa deformabilità rotture;

– elevata resistenza allo scorrimento riempimento incompleto degli stampi.

Uso di lubrificanti:

– assicurare uno scorrimento costante;

– ridurre l’attrito;

– ridurre l’usura degli stampi. Temperatura degli stampi:

– il preriscaldo degli stampi: • migliora il riempimento; • abbassa la forza di stampaggio.

Forma del pezzo.

Aspetti che vanno presi in considerazione

– Ritiro

– Tensioni di ritiro;

– Possibilità di estrarre il pezzo dallo stampo • angoli di spoglia differenti per superfici interne ed esterne;

– Impossibilità di realizzare fori passanti • Realizzazione di membrane con spessore da 2 a 3 volte lo spessore

della camera scarta bava; – Impossibilità di realizzare sottosquadri;

→ Processo tecnologico:

Taglio a freddo del grezzo:

– Tramite seghetti a nastro o attrezzature simili

Riscaldo:

– Il grezzo (billetta) viene portato a temperatura elevata in appositi forni per aumentarne la deformabilità

(riduzione della forza richiesta per la lavorazione);

Sbozzatura / fucinatura:

– Deformazione preliminare della billetta per preparare la forma da stampare (non sempre necessaria)

Stampaggio vero e proprio:

– Alla billetta o sbozzato viene data la forma voluta mediante operazione al maglio o alla pressa

Tranciatura delle bave:

– Sul pezzo stampato vengono eliminate le bave che si sono formate;

Stampaggio: vantaggi:

-Il grande vantaggio è invece l’incremento di caratteristiche meccaniche che si ricava come risultato del

flusso plastico: le fibre del materiale si orientano cioè in modo tale da conferire caratteristiche resistenziali

che un equivalente pezzo fuso non ha.

Si ha comunque il doppio vantaggio di non essere obbligati a partire da pieni da cui ottenere la forma finale

solo tramite asportazione di truciolo (costi in termini di tempo e processo) e di poter contare su una

distribuzione delle fibre del materiale che possa incrementare le caratteristiche meccaniche finali del pezzo

prodotto.

*Stampaggio: ricalcatura

Esempio di difetto nel pezzo dovuto a mancato riempimento ed a flusso plastico non ottimale

→ Forza di stampaggio:

-Nel caso di stampaggio con formazione di bava, si può determinare la forza massima FMAX come segue:

✓ m = resistenza media dello stampato alla deformazione;

✓S = superficie del pezzo misurata in corrispondenza del P.D.S. Comprende anche la bava stampata.

✓f = coefficiente d’attrito;

✓b, s = larghezza e spessore della camera scartabava;

✓ = coefficiente che tiene conto della non assialsimmetria. Dipende dal rapporto Materiale Acciai

lunghezza/larghezza media.

-Alle alte temperature la resistenza del materiale è influenzata soprattutto dalla velocità di deformazione.

-In prima approssimazione:

La forza massima FMAX viene sviluppata quando gli stampi vanno in chiusura.

-La deformazione interessa sia il pezzo che la bava (a temperatura inferiore di 50÷150 C°).

-È necessario valutare una resistenza media pezzo/bava:

→ Energia di stampaggio:

L’andamento della forza di stampaggio in funzione della corsa di deformazione presenta:

– un tratto piuttosto esteso caratterizzato da un graduale aumento della forza (ricalcatura);

– un brusco incremento fino al valore massimo (formazione della bava).

L’energia richiesta dall’operazione è rappresentata dall’area sottostante la curva:

→ Forza media di stampaggio:

-La determinazione teorica della curva forza/corsa di deformazione è piuttosto laboriosa.

-In prima approssimazione si può valutare l’energia come prodotto della forza media Fmed per la corsa di

deformazione c.

-Nel caso di stampaggio a caldo con formazione di bava, la forza media Fmed può essere valutata come una

frazione della forza massima FMAX:

-Andamento Forza Stampaggio:

→ LAMINAZIONE:

Il processo di laminazione più semplice serve per ridurre una delle tre dimensioni di un corpo a forma di

parallelepipedo, in genere lo spessore, trascinando il materiale attraverso due cilindri ad assi paralleli e

rotanti in senso opposto.

Sagomando in maniera opportuna le luci tra i cilindri, si possono ottenere prodotti di varia sezione.

Prodotti della laminazione:

• Prismi di varia forma; •Forati;

• Lamiere e nastri; •Tubi veri e propri;

• Tubi; • Profilati;

→ Condizione di trascinamento

Si ha trascinamento quando: Ovvero:

E quindi:

*Gabbia di laminazione e cilindri di laminazione:

*Esempio di calibratura dei rulli per l’ottenimento di profilati commerciali:

*PRODUZIONE DEI TUBI: Colata continua

Realizzazione Forato

Finitura

*Modalità di produzione dei forati:

*Laminatoio obliquo – Mannesmann:

-Schema dell’impianto:

-Schema delle sollecitazioni:

*LAMINATOI PER LA FINITURA DEI TUBI: Continuo

A spinta

Riduttore stiratore

*Laminatoio a passo di pellegrino:

*Laminatoio continuo:

*Laminatoio a spinta:

*Laminatoio riduttore stiratore – LRS:

→ ESTRUSIONE:

Consiste ne