Appunti corso Tecnologia meccanica e qualità (parte 2/4)

Processi di deformazione plastica

Sono una modifica della geometria di un corpo solido mediante l'applicazione di un sistema di forze che causa una deformazione permanente.

Processi di deformazione massiva

Nei processi industriali di deformazione massiva i componenti realizzati hanno tipicamente un rapporto limitato fra superficie e volume.

I principali processi industriali sono:

• laminazione (a)
• forgiatura (b)
• estrusione (c)
• trafilatura (d)

In base alla temperatura T [°K] di lavoro, i processi di formatura per deformazione plastica si distinguono in processi a:

• freddo

^T/_Tfusione ≤ 0,3

Processi di deformazione plastica

Sono una modifica della geometria di un corpo solido mediante l'applicazione di un sistema di forze che causa una deformazione permanente.

Processi di deformazione massiva

Nei processi industriali di deformazione massiva i componenti realizzati hanno tipicamente un rapporto limitato fra superficie e volume.

I principali processi industriali sono:

• laminazione (a)
• forgiatura (b)
• estrusione (c)
• trafilaura (d)

In base alla temperatura T[K] di lavoro, i processi di formatura per deformazione plastica si distinguono in processi a:

• freddo _T/_Tfusione ≤ 0,3

• tiepido → 0,3 < T / T_fusione < 0,6
• caldo → T / T_fusione ≥ 0,6

In riferimento al risultato, si possono classificare le lavorazioni in:

• primarie: permettono di ottenere dei semilavorati sbozzati in varie forme (a caldo)
• secondarie: a partire dalle preforme ottenute nelle lavorazioni primarie permettono di ottenere un prodotto semifinito o finito (a freddo)

Processi a freddo

Vantaggi

• Tolleranze dimensionali più strette
• Migliore finitura superficiale
• Maggiore resistenza e durezza del pezzo
• Proprietà direzionali desiderate nel pezzo finale

Svantaggi

• Forze e potenze maggiori
• Le superfici del pezzo di partenza devono essere prive di incrostazioni
• Esiste un limite alla massima deformazione

Processi a caldo

Vantaggi

• Maggiori deformazioni
• Minori forze e potenze
• Possibilità di deformare i materiali che si fratturano nei processi a freddo
• Proprietà meccaniche isotropiche
• Adatti per lavorazioni successive perché il materiale non incrudisce

Svantaggi

• Minore precisione dimensionale
• Maggiore energia
• Ossidazione delle superfici in lavorazione
• Minore finitura superficiale
• Utensili hanno vita più breve
• Esiste un limite alla massima deformazione

Laminazione

La laminazione consente di ottenere semilavorati o prodotti finiti caratterizzati da una sezione definita e da una dimensione (la lunghezza) maggiore delle altre.

Lo scopo è quello di andare a modificare la geometria di un pezzo che entra nella gabbia di laminazione (laminando) con l'obiettivo di ridurne lo spessore mantenendo invariata la macrogeometria.

La lavorazione avviene con il passaggio del materiale tra due rulli contro-rotanti:

È tipicamente la prima trasformazione a valle di quelle siderurgiche (lavorazione primaria): ad esempio, il lingotto e la barra generata da colata continua vengono trasformati mediante laminazione.

Generalmente è effettuata a caldo (T ≥ 0,6 T_fusione [K]);

solo per lamiere di piccolo spessore (minore di circa 3 mm se il materiale è acciaio) si può eseguire a freddo.

A CALDO

Elevata deformazione, elevata capacità produttiva.

A FREDDO

Elevata precisione dimensionale, elevate caratteristiche meccaniche, elevata finitura superficiale.

Struttura del grano

Cambiamenti nella struttura del grano cristallino dei materiali durante la lavorazione a caldo

La riduzione delle dimensioni di grano determina un aumento della resistenza meccanica e della duttilità.

Rulli di laminazione

Nel caso più semplice la laminazione viene eseguita tramite rulli cilindrici non sagomati (lamiere).

In altri casi, i rulli sono sagomati in modo da imporre una particolare geometria alla sezione in uscita: i rulli sono detti calibri.

Alcuni tipi di prodotti in acciaio realizzati per l