Tecnologie industriali parte 8 - Tranciatura

5.3.9-TRANCIATURA

Abbiamo visto fino ad ora i processi rela vi al Bulk Forming, ora analizzeremo i processi

rela vi allo Sheet Metal Forming (Formatura di lamiere metalliche, formatura indica che

siamo ancora nella parte rela va alla lavorazione per deformazione plas ca).

ANISOTROPIA (Parte generale che non riguarda esclusivamente il capitolo di tranciatura)

Come abbiamo già visto, le lamiere si o engono per laminazione: la laminazione su tavola

piana consente di trasformare una bille a 3D in una lamiera.

Quando abbiamo a che fare con una lamiera, s amo considerando un materiale che ha già

subito una precedente deformazione plas ca.

La bille a subisce quindi una grossa deformazione plas ca (la laminazione è divisa in una

serie di gabbie per le quali la lamiera subisce tan step di lavorazione per deformazione

plas ca) fino ad essere rido a ad un foglio di un determinato spessore.

La differenza che subentra nel deformare plas camente una lamiera piu osto che

deformare una bille a 3D risiede nel fa o che le bille e sono o enute per colata e quindi

non hanno al loro interno deformazioni plas che e incrudimento (quindi distorsione del

re colo cristallino).

Quindi idealmente un pezzo 3D o enuto per colata ha cara eris che isotrope (non ha

quindi una direzione preferenziale di deformazione, ma il suo comportamento

deforma vo è indifferente lungo tu e le direzioni).

Quando si ha a che fare con una lamiera succede che questa ha subito deformazione

plas ca prima di diventare lamiera: in seguito a tale processo i grandi del metallo sono

orienta verso la direzione di laminazione (i grandi sono schiaccia e allunga verso la

direzione di laminazione).

Quindi i grani non sono distribui casualmente nello spazio, avranno almeno una

direzione preferenziale. Il materiale ha quindi un Comportamento Anisotropo: avrà quindi

comportamen differen se si va a lavorare la lamiera lungo la direzione di laminazione,

perpendicolarmente alla direzione di laminazione o con un angolo di 45°.

Teoricamente si potrebbe andare ad eseguire una rico ura per cancellare la deformazione

ma pra camente avere una deformazione plas ca è un vantaggio dato che massimizza le

performance meccaniche del materiale e, inoltre, fare una rico ura su un materiale così

altamente stretchato è complicato a livello di dimensione (le lamiere si vendono a bobine e

andare a fare una rico ura su bobine non è fa bile dato che si andrebbero a creare delle

distorsioni notevoli).

La lamiera ha uno spessore molto piccolo e quindi quando si va ad eseguire una

deformazione plas ca bisogna stare a en a fare in modo che la deformazione che si va ad

imprimere sia controllata lungo lo spessore, cioè la deformazione avvenga il meno possibile

a discapito dello spessore (controllare asso gliamento).

Vediamo come quan ficare il grado di anisotropia di una lamiera.

Consideriamo il foglio metallico so o-rappresentato e siano:

≔ ≔ ≔ ℎ

So oponiamo il provino a trazione nella direzione di laminazione: imponiamo una

deformazione lungo e quan fichiamo le deformazioni lungo e (le forze di

deformazione lungo comportano una deformazione lungo le altre due direzioni):

≔ ℎ

≔ ℎ

≔

Si introduce l’ Indice di Anisotropia Normale (Normale perché ene in considerazione il

comportamento lungo lo spessore):

=

ln

=

ln

Per l’invariabilità di volume:

= → + + =0

 Per un materiale isotropo = 1

 Quando più si distacca dal valore 1 e più la lamiera sarà anisotropa

≠ 1,

normalmente

Ricordiamo che se la laminazione avviene a caldo, a valle della fase di deformazione avviene

la ricristallizzazione del materiale (c’è energia sufficiente per riorganizzare i grani).

All’aumentare della temperatura del processo diminuisce l’anisotropia.

Il conce o di anisotropia, però, è più complesso dato che, oltre all’anisotropia normale,

deve essere considerata anche l’Anisotropia Planare.

Non viene testato un provino solo nella direzione di laminazione ma si u lizzano provini

,

orienta secondo direzioni diverse rispe o a quelle di laminazione: 0°, 90°, 45°, -45°

Effe uiamo su ques 4 provini delle prove di trazione e calcoliamo (che è l’ visto prima

lungo la direzione di laminazione), , , :

= = = =

Si possono verificare le seguen condizioni: Isotropia Normale

+

Isotropia Planare

= = = = =1 =

Isotropia Perfe a

Il rapporto è sempre lo stesso indipendentemente da come si prende il provino. La

deformazione lungo la larghezza è uguale alla deformazione lungo lo spessore (materiale

isotropo in tu e le direzioni)

Anisotropia Normale (ma non anisotropia planare,

= = = ≠1 planarmente è isotropo)

In queste condizioni il materiale presenta anisotropia normale (la deformazione nella

direzione dello spessore è infa minore o maggiore rispe o a quella nella direzione della

larghezza del provino), ma non anisotropia planare: il valore di infa , non dipende

dall'angolazione del provino rispe o all'asse di laminazione

Anisotropia Planare

≠ ≠ ≠

Si tra a del caso in cui il materiale esibisce anche anisotropia planare, condizione alla quale

è picamente associata, nel caso dell'imbu tura assialsimmetrica, la formazione di orecchie

Anisotropia Planare

≠ ≠ ≠ ≠1 +

Anisotropia Normale

Caso più generale

Alla luce della possibile contemporanea presenza di fenomeni di anisotropia normale e

planare, si suole definire un Indice Medio di Anisotropia Normale nella seguente forma:

+ + 2

= 4

Un’efficace misura di Anisotropia Planare è data dal parametro:

+ − 2

∆ = 4

E’ evidente che:

Materiale Completamente Isotropo = 1 ∆ = 0

= = = ≠1

Anisotropia Normale ma non Anisotropia

nel piano della lamiera ∆ = 0

In generale, un acciaio laminato a freddo presenta un valore dell’indice medio di anisotropia

normale compreso tra 1 e 1.35, mentre per le leghe di alluminio si hanno, di solito, valori

inferiori all’unità.

Il fa o di avere un indice di anisotropia so o l’unità è più pericoloso in termini di

deformazione, perché in tale caso e quindi il materiale tende ad asso gliarsi

>

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