Tecnologie e strutture

APPLICAZIONI COMPONENTI IN LAMIERA

Caratteristiche: gli spessori devono essere costanti (tra 1mm e 10mm), tipicamente è lo spessore della

lamiera. Abbiamo poi una varietà di dimensioni, che vanno dalle molto piccole alle molto grandi. In

generale non c’è necessità di lavorazioni successive: la lamiera permette già di avere tutti i dettagli di forma

che servono. Un componente in lamiera può avere anche una forma molto complicata, tanto che si

possono andare a semplificare gli assiemi, tanto da avere poi un solo componente. Un componente in

lamiera può sostituire un pezzo formato da più componenti, che magari sono più semplici ma hanno un

costo di assemblaggio.

Esempi: Meccanismi per orologi: devono essere molto precisi, spesso realizzati con tranciatura fine.

 Pacchi lamellari per motori elettrici: abbiamo il rotore che ruota e lo statore che sta fermo.

 Entrambi sono in ferro, con molte scanalature, dove è avvolto del filo di rame. Si realizzano quindi

dei pacchi lamellari: tante lamelle sovrapposte, ogni lamella è di circa mezzo mm. Ciò ci permette di

realizzare forme complesse con una semplice tranciatura, inoltre è importante per il

funzionamento magnetico del motore.

Componenti tranciati e piegati

 Carcasse tranciate e piegate in acciaio: ambientatore elettrico, ventilconvettore.

 Vasellame in acciaio inox: vassoi, contenitori, ottenuti tramite imbutitura (più costosi) o piegatura

 (forme anche più complesse ma meno costosi). I vassoi poco profondi hanno dei raggi di raccordo

molto piccoli e ciò può portare alla formazione di grinze, cosa che lo rende molto complesso da

produrre.

Pentole: per ottenere pentole panciute si parte da un’imbutitura, che verrà poi seguita da un’altra

 operazione.

Lavello da cucina: è ottenuto tramite tranciatura e imbutitura. Per ottenere un lavello doppio

 dobbiamo realizzare due imbutiture; è più complesso poiché il materiale verrebbe tirato da

entrambe le parti. La lamiera è quindi tenuta da due parti diverse e i componenti vengono poi

saldati tra di loro.

Elettrodomestici: lavatrice ( la parte interna è una lamiera imbutita e tranciata), asciuga-mani

 (lamiera imbutita); macchine da caffè (lamiera tranciata e piegata). Quando abbiamo prodotti con

volumi di produzione non troppo alti non si utilizza molto l’imbutitura, in quanto costerebbe troppo.

Autoveicoli: le carrozzerie possono essere sia in acciaio che in lega di alluminio. Il pannello di

 carrozzeria in acciaio è fatto di due parti: la pelle (esterna) e l’ossatura (rinforzo interno), che ha dei

profili molto alti. Entrambi vengono stampati separatamente, in acciaio con bassissimo carbonio e

spessore attorno al mm. Questa sarebbe una lamiera estremamente flessibile, per evitarlo si

utilizza l’ossatura. Entrambe sono imbutite, tranciate e poi imbutite di nuovo per assestarle.

Vengono collegate tramite un sigillante adesivo e la graffatura: il bordo della pelle è ripiegato verso

l’interno per racchiudere l’ossatura. Per un solo pannello si ha bisogno di un n di stampi che vanno

da tre a cinque. L’investimento per produrre un’automobile è dunque molto elevato (10-

20.000.000 di euro). Esistono anche dei pannelli da carrozzeria realizzati tramite i tailored blanks

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(tranciati che fanno da base per la realizzazione, tagliati su misura). Un problema nel realizzare

pannelli complessi è infatti lo spreco enorme di materiale in eccesso; un secondo problema

potrebbe essere che il materiale all’interno sarebbe soggetto a trazione e non riuscirebbe a

scorrere. L’imbutitura diverrebbe complessa. Con i tailored blanks abbiamo una serie di pannelli di

forme più complesse, tranciati o tagliati laser. Questi vengono poi saldati e si ottiene un unico

foglio di forma complessa. Infine abbiamo imbutitura e poi tranciatura. Non tutti i tailored blanks

hanno lo stesso spessore, a seconda della necessità. Anche il trattamento superficiale può essere

differente. Anche il telaio è realizzato in acciaio ed è molto resistente a flessione. La lamiera qui

può essere piegata o altrimenti imbutita. Oggi possiamo anche trovare, anziché telai separati dalla

carrozzeria, delle auto a scocca portante, ossia una carrozzeria unita ad un’ossatura interna che dà

rigidezza. Non abbiamo un telaio separato con lo struttura a scala a pioli, ma l’ossatura della

carrozzeria fa anche da telaio. Tutti gli elementi sono rinforzati in modo da non necessitare del

telaio. Il telaio era abbastanza semplice, formato da una decina di componenti poi saldati, la

carrozzeria aveva una ventina di componenti. Il telaio era però molto pesante: la scocca portante

non ha più il telaio, quindi è più leggera, ma serve una progettazione molto più complessa e il

numero di componenti sale a centinaia.

PROCESSI DI LAVORAZIONE DELLA LAMIERA

Esistono due principali processi: i processi di stampaggio e quelli per lotti limitati.

La differenza sta sia nelle macchine che nelle attrezzature.

Processi di stampaggio: utilizzano come macchine le presse per stampi, hanno tanti punzoni e matrici. Le

attrezzature sono dedicate ( se cambia il componente la macchina rimane la stessa ma cambia lo stampo).

Vantaggi: si possono realizzare le operazioni contemporaneamente (tranciatura, piegatura, imbutitura) =>

la produttività è dunque molto alta (20-200 cicli al minuto). Sono inoltre un po’ più precisi.

Svantaggi: è utilizzabile solo per volumi di produzione elevati, in quanto gli stampi costano molto (100-

200.000 pezzi).

Processi per lotti limitati: sulle macchine si montano delle attrezzature singole. Abbiamo le punzonatrici-

roditrici e delle presse piegatrici. Le attrezzature sono flessibili, ossia adatte per realizzare diverse forme.

Importante è che anche componenti diversi abbiano bisogno di una stessa operazione.

Svantaggi: le operazioni sono in sequenza, quindi la produttività è più bassa.

Vantaggi: si può utilizzare anche per volumi medio-piccoli.

PROCESSI DI STAMPAGGIO

La macchina ha un basamento, un montante, una testa, su cui c’è la slitta della pressa (parte mobile). Lo

stampo è fatto da blocchi di acciaio: è diviso in stampo (fisso) e contro-stampo (semi-stampo mobile),

montato sulla slitta. La slitta, muovendosi, porta a contatto i due semi-stampi, comprimendo così la lamiera

con una forza enorme, che causa la deformazione della lamiera.

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Tipi di azionamento: è il modo in cui otteniamo il movimento dello slittone. Esistono le presse meccaniche

e quelle oleodinamiche. I movimenti delle prime derivano da un motore elettrico, che ruota e che fa

traslare lo slittone. Abbiamo un albero eccentrico collegato ad una ruota, il volano, a sua volta collegato ad

una leva. La pressa oleodinamica non ha motore elettrico ma una pompa che mette in pressione dell’olio,

che spinge attraverso un cilindro sul pistone, collegato allo slittone. Quando mandiamo l’olio nella parte

inferiore lo slittone sale e viceversa.

- Presse meccaniche: hanno delle forze di stampaggio molto minori. Può arrivare a circa 5000 KN.

Hanno delle cadenze molto elevate, in quanto compie anche 100 cicli al minuto. Si realizzano i

lavori più semplici

(tranciatura, piegatura,

imbutiture poco profonde o

con bloccaggio della lamiera).

Possono essere a montante

posteriore, formate da un

basamento, un unico

montante posteriore, dalla

testa e dallo slittone, mosso

dal motore elettrico, di cui

vediamo un dettaglio, ossia il

volano. E’ una grossa ruota

che gira mentre lo slittone va

su e giù. Il volano serve in

quanto il motore elettrico

deve andare a velocità

costante: lo slittone a contatto con la lamiera deve rallentare e il motore tende a rallentare,

surriscaldandosi. Il volano fa si, essendo una grossa inerzia, a non far rallentare il motore. Sul

basamento e sullo slittone abbiamo un porta-stampo. E’ usata per piccole forze di stampaggio, in

quanto ha una struttura aperta, che è più deformabile.

Le presse possono anche essere a montanti laterali: vediamo sempre il volano protetto dal carter.

Abbiamo due montanti laterali, usata per grandi forze di stampaggio: la struttura è infatti più rigida

e resiste a grandi forze.

- Presse oleodinamiche: le forze di stampaggio sono molto

elevate, arrivano fino a 50.000 KN. Sono usate con

componenti di grandi dimensioni, che richiedono forze

elevate. Ha delle cadenze minori, arriva a circa 20 cicli al

minuto. Tutti i parametri ( forza verticale, corsa, velocità)

sono regolabili, in modo da realizzare anche lavori complicati,

che necessitano di parametri ad hoc. E’ usata per forme

complesse (imbutiture profonde o di forme complesse).

Non presenta il volano e nella parte alta abbiamo l’impianto

per mettere in pressione l’olio.

Non si vedono i cilindri oleodinamici dall’esterno. I cilindri si

trovano all’interno della testa della pressa.

- Linee di presse: sono più presse usate per realizzare

componenti complessi come il pannello di carrozzeria.

Questa presse svolgono imbutitura, tranciatura e

assestamento (imbutitura di precisione in cui si definiscono i

raggi di raccordo). Le presse nelle linee di presse sono

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almeno tre; ci possono esser poi presse dedicate alla punzonatura.

Stampi: esistono tre tipi: individuali, a blocco e a passo (progressivi). I primi fanno una sola operazione,

quelli a blocco più operazioni diverse ma nello stesso punto; quelli a passo più operazioni diverse e in

diversi punti, a nastro. Per realizzare uno stampo si parte da un porta-stampo, insieme di componenti

commerciali, formato da piastra fissa e piastra mobile. Le piastre sono il punto di partenza per uno stampo

e possono scorrere l’una rispetto all’altra. Sono forate e unite tramite le colonne e le bussole, che le

allineano. Per far diventare un porta-stampo uno stampo mancano i punzoni e le matrici. Si aggiungono

quindi elementi lavorati con precisione su blocchi separati. Questi blocchi sono poi fissati sul porta-stampo.

- Stampi individuali: è uno stampo che fa

operazioni singole (o una sola o più

uguali). Punzoni e matrici sono tutti

uguali. Può lavorare o su un foglio o su

un nastro. Il nastro è srotolato e viene

fatto passare nella macchina. Il più

semplice è lo stampo per tranciatura:

abbiamo un nastro che passa attraverso

lo stampo, integro quando entra e

bucato quando esce. Ciò che esce è uno

sfrido, che verrà riciclato. Il nastro

avanza in modo intermittente, ogni

volta che si ferma una parte di nastro viene a contatto col punzone in alto e con la matrice in basso.

Intorno al punzone a