Tecnologia meccanica - Parte 2

DIFETTI PRODOTTO ESTRUSO:

• Se vi sono problemi di lubrificazione o la velocità del pistone è molto elevata possono

crearsi zone superficiali in cui l'attrito è talmente elevato che si formano ossidi e

zone di fusione localizzata (a caldo).

• l'attrito genera un profilo di velocità all'interno del contenitore. Avendo attrito tra il

contenitore e il materiale, al centro la velocità del materiale sarà più elevata (profilo di

velocità parabolico). Più l'attrito è alto più il profilo di velocità è pronunciato. La

parte centrale ha una velocità diversa rispetto alle parti laterali: se c'è alta velocità in

uscita si può avere una sezione più curva. Per sezioni più complesse in uscita potrei

avere parti più o meno pronunciate.

Si può arrivare al punto in cui il materiale al centro va talmente veloce rispetto a quello

laterale che si strappa e si forma un difetto a freccia: cavità all'interno dell'estruso perché

la velocità centrale è molto maggiore rispetto alle pareti laterali.

Questo difetto si risolve aumentando la lubrificazione o diminuendo la velocità.

I profili cavi si ottengono grazie a pistoni su cui sono montate delle spine fisse o mobili

oppure attraverso opportune matrici a ragno.

Principale difetto del profilo cavo è che il profilo non si rinsaldi e quindi avere cricche nelle

zone radiali. Tranciatura e Punzonatura

La tranciatura e la punzonatura sono processi molto simili dal punto di vista tecnologico.

Cambia solo l'obiettivo del processo.

• tranciatura: si trancia un piattello (di una determinata forma) che è l'oggetto finale

del processo

• punzonatura: l'oggetto finale è una lamiera con un foro asportato (dimensioni e

forma arbitrarie).

Vi sono varie parti del processo:

• una lamiera appoggiata su una matrice;

• un punzone che interviene sulla lamiera attraverso una pressa

• lateralmente vi sono dei premi lamiera: mantengono la lamiera pressata contro la

matrice in modo che non si sposti.

Il foro della matrice coincide con il piattello.

Ipotizzando di voler ottenere un piattello di dimensione D la dimensione del punzone è:

Viene applicata un forza con sollecitazione di taglio per tagliare il piattello.

Nella parte iniziale del piattello si ha una piccola deformazione plastica fino alla vera e

propria rottura del piattello.

Sulla superficie sia del piattello che della lamiera si crea una

superficie particolare: nella prima parte si ha una curvatura per

deformazione plastica. In seguito si forma una parte liscia dovuta

allo strisciamento tra il punzone e la superficie.

Si crea una vera parte dove si vede realmente la rottura.

Nella parte finale si ha la vera e propria bava.

A causa della presenza della bava, nella zona di bava

C'è la possibilità che il pezzo abbia una maggiore

corrosione. Per evitare ciò si prosegue con una finitura

superficiale.

L'estensione della bava, rottura e curva di

deformazione dipendono dal gioco.

Lo scopo è ottenere un taglio che sia il più netto possibile.

Si applica un carico impulsivo (velocità molto elevata) facendo sì che il materiale si

comporti come un materiale fragile.

Durante il processo le velocità di deformazione sono molto elevate.

Processo che si esegue solo a freddo.

A caldo il materiale sarebbe più deformabile.

Dimensionamento punzone e matrice:

- tranciatura (piattello di diametro D): la matrice ha diametro D e il punzone ha diametro

D-2g.

- punzonatura (foro D): punzone di diametro D e matrice diametro D+2g.

La forza aumenta velocemente fino alla forza massima.

Subito dopo il taglio si ha un brusco calo.

La forza residua rimane costante ed è dovuta all'attrito tra il

piattello e le pareti della matrice.

È un processo ad elevatissima produttività e si calcolano i

colpi al minuto.

Esiste un processo chiamato: tranciatura o punzonatura di precisione.

• gioco ridottissimo (centesimo di mm);

• tolleranze di lavorazione molto elevate: col gioco molto ridotto, punzone e matrice

devono essere perfettamente assiali senza avere alcuna interferenza.

• le presse sono molto precise nel moto assiale.

• i premi lamiera hanno i cunei che indentano la lamiera. Indentare la lamiera evita

scorrimenti laterali e soprattutto induce uno stato tensionale complesso.

Il materiale viene indentato vicino al punto di taglio: è come se si inducesse uno stato di

incrudimento e il materiale diventa più fragile è più duro. I cunei favoriscono una rottura

fragile. I premi lamiera corrono tutto intorno al punzone.

• contropunzone: sotto al punzone viene aggiunto un contropunzone. Il contropunzone

tiene premuto il fondo del piattello contro al punzone: serve a tenere stabile il

contatto. Aiuta a mantenere superfici planari senza avere curve per deformazione

plastica. È un processo con costi molto più elevati rispetto al processo

standard. Trafilatura

È un processo in cui si ottengono pezzi molto lunghi in uscita a sezione circolare costante

piena: fili di metallo.

Vi è ampia varietà di diametri ottenibili. È un processo continuo e avviene a freddo in

condizioni di buona lubrificazione.

I fili se abbastanza sottili vengono avvolti su bobine o rocchetti.

Il cuore del processo è la filiera.

Il filo viene tirato in uscita da una forza F che genera tensioni di trazione.

1. Zona di imbocco: serve ad infilare il filo attraverso la trafila

2. Zona di trafilatura: caratterizzata da un angolo. Zona in cui avviene effettivamente la

deformazione del materiale. L'angolo è abbastanza piccolo: 10-20 gradi

3. Zona di calibrazione: il diametro è costante

4. Zona di uscita.

Durante tutto il processo si agisce per trazione sul filo in uscita che viene tirato attraverso

la filiera.

Si sviluppano delle tensioni così calcolate:

Condizione per definire il limite per cui il filo non si spezza:

Le tensione applicata deve essere minore della tensione di flusso che si applica in

trazione: questa condizione si ha perché trovandosi nel punto 1 ad esempio e si applica

una tensione maggiore della tensione d flusso, in realtà significa che la deformazione

continua. Si fa in modo di avere quindi una tensione minore della tensione di flusso.

La condizione di trafilatura definisce se è possibile trafilare il pezzo in un solo stadio

Se la condizione non è verificata:

• riduco il coefficiente di attrito: in alcuni casi filiera e fili sono completamente immersi

nel lubrificante. Il filo è sempre in trazione quindi si ha ritorno elastico nel momento in

cui viene tagliato. Se il filo striscia sugli spigoli potrebbe comunque rovinarsi, motivo per

cui anche nella zona di uscita si ha uno svaso.

• si fanno più stadi: si utilizzano filiere successive

Imbutitura profonda

È un processo che parte da una lamiera che viene deformata per ottenere una geometria

tridimensionale.

Nell'imbutitura partendo da un piattello circolare si ottiene una coppa imbutita (cilindro).

Nel processo, per convenzione, si rappresenta solo il filo della lamiera: superficie mediana tra

interno ed esterno.

Per ottenere l'imbutitura c'è la necessità di avere un punzone e una matrice.

In questo processo la lamiera viene solo deformata (non tranciata).

Tra la matrice e il punzone si ha gioco (molto più alto rispetto alla tranciatura).

Il gioco viene equamente diviso tra punzone e matrice. Volendo una coppa imbutita di

diametro d si ha:

Ci sono anche i premi lamiera utili a consentire lo scorrimento e contemporaneamente a

tenere liscia la superficie in modo che la deformazione sia priva di difetti.

Processo:

- a caldo

- a freddo: la temperatura è diversa da quella ambiente per evitare di arrivare vicino alla

strizione.

Per evitare di rompere la lamiera i raggi di raccordo della matrice e del punzone sono ampi.

Il processo viene inoltre lubrificato.

In generale, si lavora una lamiera che per definizione, subendo una laminazione è

anisotropa: ha caratteristiche meccaniche a seconda della direzione.

Essendo laminata sono presenti dei grani disposti lungo la direzione di laminazione, motivo

per cui si tratta il processo secondo due ipotesi:

- lamiera isotropa

- spessore sia costante.

Lamiera isotropa: durante l'imbutitura in realtà le deformazioni cambiano a seconda della

direzione. Invece di avere una coppa imbutita può essere che si formi una sporgenza da

entrambe le parti: orecchie. Per sistemare questo difetto si prevede di partire da una forma

iniziale differente. Partendo quindi da un piattello ovale si può ottenere una

coppa cilindrica senza orecchie.

Spessore costante:

Nella realtà si ha assottigliamento e qualche stiramento. Si calcola il disco primitivo, cioè

il piattello iniziale.

Per calcolare il disco primitivo si suppone uno spessore costante: utilizzo la costanza dei

volumi.

Vi sono casi in cui è possibile fare un'imbutitura completa (dal piattello direttamente alla

coppa imbutita).

Altri casi in cui si ha imbutitura parziale (dal piattello si ottiene solo una parte della lamiera

imbutita)

Difetti del processo di imbutitura:

1. Orecchie.

2. Grinze: si formano sul bordo laterale come arricciamenti. La lamiera si presenta ondulata,

arricciata e non liscia.

Le grinze si formano se il gioco è troppo elevato o se la pressione dei premilamiera è

bassa.

Le soluzioni possibili per le grinze sono cambiare il gioco o cambiare la pressione dei

premilamiera.

Un'altra soluzione, più costosa, è quella di utilizzare dei premilamiera con dei rompigrinze (i

premilamiera hanno una parte geometrica in risalato e la lamiera è costretta a passare

attraverso questa geometria).

3. Strappi: si possono formare tra il fondo e la superficie laterale o in tutte le zone

intermedie. Gli strappi si formano se il gioco è piccolo o se la pressione dei premilamiera

è troppo alta.

Le correzioni possibili sono:

1. Ridurre la pressione.

2. Aumentare la temperatura della lamiera.

3. Ridurre la velocità del processo.

Altri tipi di imbutitura

1. Imbutiture 3D complesse: sia matrice che punzone hanno una forma complessa.

2. Imbutitura con cuscino in gomma: il cuscino reagisce con una sollecitazione idrostatica,

premendo con una stessa pressione su tutti i punti. La lamiera si appoggia sul punzone in

maniera omogena.

3. Imbutiture successive su presse a doppio effetto, si regolano separatamente più pistoni.

Piegatura: la lamiera viene piegata tramite un punzone.

Asportazione di truciolo

L'asportazione di truciolo &egra