Forgiatura, estrusione e trancitura-punzonatura di lamine metalliche

=Y =Y

d f

A f

Nel caso di un materiale con comportamento incrudente risulta:

A

n ( )

k ε

n o

́ F=Y lnR A

σ ε → Y ho anche che σ ln ln R

=k = =Y =Y f

pertanto

d

n+1 A f

Considerando il caso ideale di materiale con comportamento perfettamente plastico si può osservare che:

A

( )

o

σ ln

=Y

d A f

Se si raggiunge il limite della tensione di snervamento del materiale all’uscita della filiera si avrà la rottura del

trafilato.

La situazione limite può essere individuata considerando che, nel caso di un materiale con comportamento

perfettamente plastico, la condizione limite risulta:

A A A

( ) ( )

o o o

σ ln ln →

=Y =Y =1 =e

→

d A A A

f f f

A A

− 1 1

o f =1− =1− =63

da cui si ricava che la massima riduzione per passata è: A e 2,71828

o

Questa percentuale aumenta se ho un materiale incrudente in cui migliorano le proprietà meccaniche

all’aumentare dell’incrudimento e in più ho anche allungamenti maggiori, anche se spendo maggiore energia, ma

cmq ho def maggiori.

1- aspo svolgitore = in cui ho un tronco di cono sul quale avvolgo una barra che a seguito di

assottigliamenti è diventata un filo che è avvolto.

2- passa il filo e viene decappato e tolti ossidi e raddrizzato

3- filiera, mib di tungsteno, in cui avviene deformazione e riduzione sezione

4- secondo filo su cui è avvolto ruota che trascina il filo e tutto questo è messo in rotazione da un motore.

Aspo avvolgitore è l’elemento che dà forza di trazione longitudinale e trazione al prodotto poiché con la sua rotazione crea forza

motrice. Ogni passaggio assottiglia sempre più il diametro grazie all’aspo avvolgitore. Si può regolare la velocità. Infatti è il

motore a generare il moto, essendo collegato al mandrino, che ruota e a sua volta mette in rotazione gli ingranaggi e le ruote dentate.

L’aspo avvolgitore è collegato ad un albero che trasmette moto perché l’albero è collegato a ruote dentate del mandrino. Per cui cambiando

potenza del motore, cambio velocità del mandrino e vario anche la velocità di rotazione dell’aspo avvolgitore.

4. Tecnologie di Deformazione della lamiera

Processi a freddo in cui ho un come pezzo iniziale dei pezzi già semilavorati, che hanno uno prevalente sviluppo

longitudinale, in cui ho spessori ridotti e per questo non parlo più di deformazione massiva. È cmq una

deformazione plastica a freddo e per questo devo lavorare in campo sopra lo snervamento e per questo devo

controllare la fattibilità di questi processi. Devo conoscere le proprietà dei materiali

metallici: resistenza meccanica, rigidezza,

resistenza all’usura, resistenza alla corrosione,

affidabilità strutturale e valutare la convenienza

economica di componenti in una ampia varietà

di dimensioni. Possibilità di ottenere forme

complicate: semplificazione di assiemi,

soddisfazione di requisiti estetici.

Riduzione dei pesi; Produttività elevata; Costo

ridotto per produzione in serie.

Parto da fogli sottili, come abbiamo detto prima

e quindi sviluppo superficiale.

Effetti della laminazione a freddo: • Riduzione di spessore (limite per laminazione a caldo: ~ 1,2 mm)

• Eliminazione della scaglia superficiale di ossido

• Riduzione della tolleranza sullo spessore, cioè non lo lavoro al fine

di diminuire la dimensione del pezzo, ma per diminuire le tolleranze

• Incrudimento del materiale (resistenza e limite elastico aumentano

a spese della duttilità)

• Allungamento del grano

Queste cose sono importanti perché tutto il mondo della lamiera segue

processi di deformazione plastica a caldo e a freddo tipici della laminazione.

Le principali lavorazioni coinvolte sono:

• tranciatura = tolgo bave

• punzonatura = faccio separazione di pezzi tra lamiere

• piegatura = creo spigoli e formo un foglio tipo forma scatola

• curvatura (calandratura con cui si può chiudere a formare un cilindro a partire

da foglio piano)

• imbutitura = ottengo pentole

Sono tutte lavorazioni che vengono effettuate a freddo, anche se possono essere effettuati dei trattamenti termici

intermedi di ricottura. La maggior parte delle lavorazioni richiede la progettazione e la realizzazione di

un’attrezzatura opportuna (stampo). In generale sono lavorazioni adatte a pezzi prodotti in serie medio-grande.

CURVATURA

La curvatura di una lamiera consiste nel curvare con continuità una porzione del

foglio di lamiera (o tutto il foglio, ottenendo un solido di rotazione). Il raggio di

curvatura è grande rispetto allo spessore della lamiera. Può essere eseguita in vari

modi a seconda della geometria e delle dimensioni del pezzo.

IMBUTITURA

L’imbutitura consente di deformare la lamiera al di fuori del piano, ottenendo

un oggetto tridimensionale. Comporta una deformazione più severa rispetto

alla piegatura. Viene effettuata in stampi dedicati e richiede che la porzione di

lamiera di partenza abbia una geometria definita. Non si stacca nulla ma la

lamiera è presa ferma per alcuni estremi e poi ho che faccio cadere punzone

e do forma al materiale.

Si parla di taylor lands quando la lamiera da andare a lavorare con le seguenti lavorazioni, ha già le dimensioni giuste

per ottenere il pezzo di giuste dimensioni.

TRANCIATURA e PUNZONATURA

TRANCIATURA

La tranciatura è un’operazione di taglio volta ad ottenere da un foglio di lamiera

commerciale una porzione con le desiderate dimensioni e geometria.

Il più delle volte è la prima lavorazione subita dalla lamiera per arrivare al prodotto

finito. Basamento con un foro tanto grande quanto il foro che io voglio avere, poi ho

un punzone che scendendo mi fa rompere la lamiera.

Nella tranciatura il pezzo che voglio ottenere è parte allontanata da lamiera, nella

punzonatura invece il pezzo che voglio ottenere è la lamiera a cui ho tolto dei

pezzi.

PUNZONATURA

La punzonatura è identica alla tranciatura ma:

• nella tranciatura il pezzo tagliato è il prodotto e la parte rimanente della lamiera è lo sfrido.

• nella punzonatura è l’inverso: il pezzo tagliato è lo sfrido e il prodotto della lavorazione è la parte

rimanente della lamiera. Sagoma l’avevo fatta per tranciatura perché da

una lamiera avevo staccato questo pezzo.

In questo capo ho che è meglio prima

punzonatura di quel tipo e poi tranciato in modo

che potevo prima punzonare facendo scorrere

un nastro continuo di lamiera e poi rompere in

tanti pezzi la lamiera.

Data l’analogia tra tranciatura e punzonatura

vedremo solo la prima. Il principio è illustrato nella figura sottostante: il punzone viene fatto scendere verso al

matrice, sulla quale adagiamo la lamiera e alla discesa del punzone che non avviene per gravità, ma è imposta

dal motore, generando uno stato di sollecitazione nella lamiera. Questa si deforma plasticamente fino a giungere

a rottura lungo il perimetro definito dal punzone.

Il gioco se troppo grande si creano delle bave troppo grandi e troppo inclinazioni, se gioco troppo piccole ho delle

rotture secondarie e accelero il degrado della matrice. Stato di sollecitazione che è generato dall’azione

del punzone e dalla reazione della matrice alla forza

a cui è sottoposta, forze verticali, ma ovviamente la

lamiera nel deformarsi la lamiera spinge contro il

punzone, quindi c’è Fo, forza di attrito. La forza di

attrito è anche/crea anche una forza verticale f*Fo

perché c’è moto relativo tra punzone e lamiera e

anche tra lamiera e matrice.

Inoltre a causa della forza verticale genera anche

un’altra forza di attrito Fv*f.

Dimensione del punzone ovviamente è minore della

dimensione del diametro della matrice e queste dimensioni sono normate e hanno anche le tolleranze.

Sostanziale differenza di quote è necessaria per far passare il punzone nella matrice per riuscire a rompere

adeguatamente la lamiera e questo anche perché devo tenere conto che la lamiera sottoposta a tranciatura si

deforma circonferenzialmente. • punzone incomincia ad agire sulla

lamiera coassialmente con foro matrice

• punzone incomincia a deformare e

a scendere progressivamente,

sottoponendo-lo a maggiore spinta e

vincendo resistenza della lamiera

• sugli spigoli del punzone-matrice si

concentrano e intensificano sforzi e

sollecitazioni al punto che parte una

cricca circonferenziale all’altezza della

matrice e una all’altezza del punzone

• frattura si propaga rapidamente e

• Quindi ho che nella tranciatura ho le seguenti fasi:

•

Modalità di rottura

Dopo deformazione plastica poi ho instaurazione della cricca che porta a una rottura di schianto della lamiera.

Questa precisazione è moto importante perché quando a vedere la sezione del materiale nel punto di frattura, mi

trovo con due zone: una liscia di deformazione plastica e una ruvida e irregolare relativa alla zona di rottura di

schianto.

Parte superiore della lamiera, a contatto con il punzone, si rompe di schianto e ha bava di residuo a causa

del’esistenza del gioco (rottura di schianto e propagazione cricca, formata per deformazione plastica). La parte

inferiore subisce deformazione plastica e a causa di essa si rompe (parte liscia).

L’aspetto superficiale del tranciato rispecchia questa modalità di rottura. La superficie generata può essere

suddivisa in due zone:

• superficie liscia: generata dall’allungamento e dallo strisciamento del pezzo contro la matrice

• superficie rugosa: è legata alla rottura del materiale

Gli spigoli sono caratterizzati da:

• arrotondamento per lo spigolo inferiore (lato matrice) • eventuale bava per lo spigolo

superiore (lato punzone)

Sopra lamiera rimasta sotto c’è prodotto

tranciato. La formazione delle bave per

prima deformazione plastica.

Nella lamiera parte superiore è liscia e sotto

è ruvida, mentre nel tranciato avviene il

contrario, perché quando sta per avvenire la

Formazione della bava a seguito

della rottura per schianto dovuta

alla propagazione della cricca

Formazione cricca, arrotondamento spigolo e allungamento e strisciamento della matrice

def plastica la zona superiore è quella per prima interessata dalla def plastica. E per questo sulla lamiera

restante si è innescato frattura schianto.

La completa rottura avviene prima che il punzone abbia effettuato tutta la corsa. In generale pi&ugrav