Tecnologia Meccanica - Secondo Parziale/Compitino

Processi di formatura

Il procedimento di mutare la forma originaria del materiale in semi lavorati intermedi, direttamente nella geometria definitiva (net shape forming), mediante l'applicazione di adeguate forze e spostamenti esterni, che producono deformazioni e quindi spostamenti di materiale in zone confinante ma non di interi sottili.

Gli sforzi sono normalmente di compressione, e il volume del pezzo assume costante durante il processo.

Si distinguono due famiglie di processi di deformazione plastica:

• Formatura massiva (bulk metal forming)

  • I componenti modellati hanno prevalentemente un limitato rapporto superficie/volume, ovvero le dimensioni nelle 3 dimensioni dello spazio sono confrontabili fra loro.
  • I pezzi di partenza sono in genere geometrie semplici, come billette cilindriche o barre rettangolari.

• Formatura e stampaggio delle lamiere (sheet metal forming)

  • Una delle dimensioni è nettamente inferiore rispetto alle altre nei pezzi di partenza.
  • Elevati cambiamenti in dimensione.
  • Elevato incremento delle piene di fuoco.
  • Alta deformazione, elevati stress sul macchinario.
  • Poco o assente cambiamento delle spese superiori, bassa deformazione, bassi indurimenti del materiale e forze miniori.

Laminazione

processo tipico delle acciaierie. Permette di creare oggetti a sezione costante come lamiere ma anche geometriche più complesse come le rotaie. In genere il processo è appena usciti dall'estrazione prima di essere lavorato.

Forgiatura

si prende un metallo sentiravventato e lo si confeziona una certa forma tridimensionale per deformazione plastica.

• può essere in stampo aperto
• in stampo chiuso

Permette di ottenere pezzi anche complessi (pieno pieni), con bianchi, tollerante geometricalmente e molto manodotto.

Estrusione

permette di creare semi lavorati o profili. Rispetto alla laminazione si possono creare sezioni più complesse (anche buchi). Leggermente meno efficiente.

Metodi di RISCALDAMENTO

• in FORNACE
  • scaldato da gas, olio o elettricità
  • calore trasmesso al pezzo per irraggiamento e convenzione
• a INDUZIONE
  • il pezzo posto dentro a una bobina e si scalda per effetto della corrente parassita che circola in esso
  • non funziona su pezzi con diversi spessori/sezioni (i pezzi si scaldano di più)
• a CONDUZIONE
  • corrente ad alta frequenza applicata direttamente nel pezzo

Questi 2 ultimi metodi indicano l'ossidazione del pezzo rispetto al riscaldamento in fornace.

γ_f - tensione di flusso plastico media

Si usa per valutare le forze in gioco nei processi

Si ottiene come media integrale della tensione di flusso plastico

Distribuzione di pressione sulla matrice nel comprimere un pezzo rettangolare di costo che agli angoli. La pressione è uguale alla tensione Y del materiale.

FORGIATURA IN STAMPO ⇒ STAMPAGGIO

Il componente acquisisce la forma della cavità dello stampo mentre viene deformato.

Una parte di materiale fluisce radialmente fuori dagli stampi, generando la formazione di bava, che è sottoposto a una alta pressione a causa dell'elevato rapporto lunghezza/spessore.

Che andrà successivamente asportata. L'alta pressione nella bava comporta alte forze d'attrito → può spiegare il picco del grafico.

F = K · Y · A

Il motivo principale per cui si sostituiscono gli stampi e l'usura e la formazione di crepe nella cavità. Non è la formazione di bave nella fucinatura a stampo chiuso.

La distribuzione di pressione che si trova è la seguente:

Poiché i materiali incrudibile fornisce una deformazione maggiore tra dovle la pressione e maggiore quella intorno del piano neutro.

Distribuzione di pressione reale

Aumentando l’attivato su nulla il camera NI ottenere che aumentano le pressioni con la pressione max in opposta verso xx.Curvati il max della pressione è polarire piano neutro, che risultati in opposta verso ss cu aumentato dell’attivato.

Dal punto di vista della lavorazione preferisco avere meno attivato (meno attivo dive nulla meno energia enderata) una l’attivato è necessario offrirle il processo ‘funzione’.

= Il processo avviene proporzionalmente ac |Fax| |Fan| tenuto piu vero all’aumentare del coeff. di attivato.

L’estrusione

L’estrusione, diversamente dalla laminazione, presenta sempre degli opacidi - possono perdere gli ultimi millimetri di materiale non possono essere estrusi, quindi verranno scartati (questo istante può poi essere nucleato).

Estrosione

• Estrusione DIRETTA - si utilizza un pistone ausiliario
• Estrusione INVERSA

L’estrusione inversa produce metalli macchinari più compresso, ma ha il vantaggio che il metallo è fissato. Inoltre si induce l’effetto dell’attrito.

Difficoltà: sostenere il peso estruso mentre esce.

Le matrici devono essere fatto di materiale molto duro mentre hanno devono presentare propri vivi ma angoli di raccordo che facilitino l’estrusione.

“Zone morte” - parte di materiale che non riesce a passare per lo stampo, e dunque rimane estruso spesso esposto ad alte pressioni.

Le superfici di appoggio insieme le superfici ad usare preferenze mente lungo le linee di taglio massimo.

DIFETTI nei processi di ESTRUSIONE

1) Crache superficiali: se t°, velocitá e attrato sono troppo elevati e t° nella superficie della billetta puo' avvenire fenomeni di deformazione plastica e strappi.

Si possono avere crache a basse t° ma in qst caso sono da attribuire a fenomeni di aderenza tra billetta e matrice.

Quando aderenza alte per la pressione di estrusione aumentano raffreddamento facendo nuovamente scorrere il materiale, possono non aderisce di nuovo ⇒ si forma un pezzo estruso con aspetto simile a una canna di bambú ⇒ difetto a bambù

(un particolare nell’estrusione idrostatica, per l’aumento di viscositá a pressioni elevate). L’aumento della velocità di estrusione può aiutare in qst caso.

2) Lo scorrimento del materiale nel processo di estrusione può portare verso il centro della billetta ossidi e impurità presenti in superficie.

Si può ridurre qst effetto:

• rendendo più omogeneo il flusso di materiale (riducendo attrito e variazioni di t°),
• asportando materiale in superficie prima del processo per rimuovere ossidi e impurità.

3) Crache interne (a punta di freccia) ⇒ quando le zone di deformazione plastica interna del pezzo non si incanalano verso la zona di deformazione plastica.

Si può evitare incanalare riducendo l’angolo di ingresso aumentando la riduzione di sezione, di queste tensioni interne di trazione.

- ovvero lo sforzo nella direzione dello spessore è trascurato o minore

- di quello nella lunghezza . Non presenta né una anisotropia

normale (R non dipende dalla direzione del provino)

- Ro ≠ Rus ≠ Rgo÷ è materiale presenta anche anisotropia

planare

- Ro ≠ Rus ≠ Rgo ≠ 1 → è il caso più generale (anisotropia

sia normale che planare)

_{Ro + Rgo + 2Rus}

Rm = ⁴ => indice medio di

anisotropia normale

_{Ro + Rgo - 2Rus}

ΔR = ⁴ => indice di

anisotropia planare

Un materiale perfettamente isotropo avrà Rm= 1 e ΔR= 0

Per studiare la deformazione della lamiera si usano

lamiere foto impresse , poi si traccia fino a rottura

e osservo la deformazione della griglia fotoimpronta

⇨

def. minore

def. minore

def. minore

< 0

> 0

Si possono così ottenere le curve limite di formabilità

del materiale depennando le deformazione maggiori

con quelle minori

ordinata

R

(anisotropia) asse asse

0

def minore

assorta