Tecnologie e sistemi di lavorazione

LAVORAZIONI PER DEFORMAZIONE PLASTICA MASSIVA: ESTRUSIONE

L'estrusione è un processo con cui una billetta o una barra subisce una riduzione nella sezione trasversale attraverso l'azione di pressione esercitata da uno spintore che la costringe a fluire attraverso un orifizio (matrice). Esso può essere accompagnato anche da una variazione di forma.

Orifizio ricavato:

• nel cilindro entro cui viene messo inizialmente il materiale da estrudere (estrusione diretta)
• nello spintore (estrusione inversa)
• in entrambi (estrusione combinata)

Estrusione idrostatica: Forza esercitata attraverso un mezzo attivo (lubrificante) ad alta pressione.

• Economicamente rilevante quando i profili sono così complessi da non consentire la laminazione o l'asportazione di truciolo
• Elevate forze in gioco la maggior parte dei metalli estrusa a caldo
• Estrusione a freddo: sta diventando un processo commerciale sempre più

importante• Ridotta formazione di cricche nel materiale grazie a forze compressive molo elevate causate dalla reazionebilletta - contenitore• Utilizzazione dell’estrusione con metalli difficili da deformare (acciai inossidabili, leghe di Ni ed altrimateriali per elevate T).È opportuno distinguere tra:

1. estrusione continua: • permette di ottenere manufatti di lunghezza variabile acostante (barre, tubi, profilati ecc.);
2. estrusione in pezzi singoli • operata suipiacere a sezione trasversaleprodotti dell’estrusione continua e su altri semilavorati.

14 _Estrusione diretta: • mandrino attaccato all’estremità dello spintore • spessoreEstrusione: produzione dei tubidi parete del tubo determinato dalla differenza tra dimensione diametrale della matrice e del mandrino_Estrusione inversa: • tubo prodotto con uno spintore di diametro inferiore a quello del contenitorePresse perestrusione:l’estrusione è

laminazione se è acciaio. Geometria dell'operazione tale che in prima approssimazione si può considerare come zona di deformazione quella compresa tra matrice, spintore e pareti del cilindro (zona tronco conica precedente l'uscita del materiale)

Ciclo di estrusione: Riscaldamento della billetta alla T di estrusione; Introduzione della billetta e sistemazione della matrice; Estrusione; Taglio della barra o del tubo; Allontanamento della matrice e portamatrice; Avanzamento dello spintore e caduta della materozza.

Forza di estrusione: I principali variabili che influenzano la forza di estrusione sono: il tipo di estrusione; il rapporto di estrusione; la temperatura di estrusione; la velocità di deformazione; le condizioni di attrito alle pareti della matrice e del cilindro e il tipo di sezione dell'estruso.

Metodo del lavoro di deformazione uniforme: Consiste nell'uguagliare il lavoro di deformazione compiuto dalle forze esterne durante il moto a regime

• Estrusione a freddo: → Modi di deformazione nell'estrusione:
• Pressione di estrusione dipendente dal flusso di metallo nel contenitore e nella matrice e dalle condizioni di lubrificazione
• Alcuni difetti strettamente legati ai modi di deformazione durante l'estrusione
• Modi caratteristici di deformazione nell'estrusione:

PROCESSI DI FORMATURA PLASTICA DELLE LAMIERE

Formatura plastica delle lamiere e classificazione

Nei processi di formatura delle lamiere un semilavorato, caratterizzato da una dimensione (lo spessore) nettamente inferiore rispetto alle altre due, è sottoposta all'azione di una coppia di stampi che ne modifica permanentemente la forma. In alcuni casi l'azione di uno degli stampi può essere sostituita dalla pressione esercitata da un fluido (processi di idroformatura); spesso, inoltre, l'azione degli stampi è coadiuvata dalla

presenza di altri dispositivi (dei premilamiera, per esempio) che hanno il compito di controllare e digovernare il flusso plastico del materiale nel corso del processo. Nelle lavorazione di formatura delle lamiere lostato tensionale è prevalentemente di trazione: pertanto sul semilavorato possono essere impressi valori dideformazione notevolmente più contenuti e la formabilità del materiale (capacità cioè di deformarsipermanentemente senza che si manifestino fratture duttili) insieme all’anisotropia e al ritorno elastico assumonoun’importanza fondamentale. Le lavorazioni delle lamiere vengono normalmente condotte a freddo e sumateriali caratterizzati da un elevato coefficiente di incrudimento. Esse si possono classificare in:Laformatura plastica di lamiera permette di trasformare una lamiera piana in una geometria anche moltocomplessa costringendola ad assumere la forma imposta dagli stampi (matrice e punzone) grazieall’applicazione

di sollecitazioni elevate e di deformazioni anche di entità rilevante. Questo tipo di processo è molto diffuso nelle industrie del settore automobilistico, degli elettrodomestici e aeronautico.

Lamiera

Le lamiere sono ottenute mediante il processo di laminazione, in cui l'azione dei rulli determina una progressiva distorsione e orientamento dei grani cristallini secondo la direzione di trascinamento del semilavorato (direzione di laminazione). Le lamiere hanno un ampio campo di utilizzo, vengono impiegate nella produzione di carrozzerie automobilistiche e di elettrodomestici.

Esse sono caratterizzate da: notevole versatilità di utilizzo, elevata qualità metallurgica, grande precisione nello spessore, costo relativamente basso, grande adattabilità a finiture superficiali di qualsiasi livello e lavorazioni molto economiche.

Anisotropia

Lamiere sono ottenute attraverso laminazione in cui l'orientazione preferenziale dei grani in direzioni ben precise.

hanno un comportamento anisotropo. Le prove di trazione su provini orientati secondo direzioni diverse rispetto a quella di laminazione mostrano che le proprietà meccaniche sono significativamente diverse e che i rapporti tra le deformazioni che nascono durante la prova cambiano con l'orientamento del provino.

Indice di anisotropia normale (R):

• ε della lunghezza (direzione di laminazione, RD)
• ε: deformazione lungo la direzione dello spessore
• ε: deformazione lungo la direzione della larghezza

Materiale con caratteristiche isotrope:

• ε = ε = ε = 0.5ꞏεe uguali (ε = ) → R = 1

Materiale con caratteristiche anisotrope:

• ε ≠ 1 e diversi → R < 1

Considerando provini orientati rispetto alla direzione di laminazione di 0°, 45° e 90° si possono ottenere diversi valori di R.

Indice medio di anisotropia

normale: R = (R + R + 2R) / 4m 0 90 45 ΔR = (RIndice di anisotropia planare: +R -R) / 40 90 45 • In condizioni di isotropia normale e planare: R = 0 ΔR = 0m

Nella pratica si possono verificare diverse situazioni:

1. R = R = R = 1: il materiale ha 0 90 45 ≠ 1: il materiale esibisce anisotropia normale (R ≠ 1) ma caratteristiche completamente isotrope;
2. R = R = R 0 90 45 ≠ R ≠ R ≠ R ≠ R ≠ 1: è il non anisotropia planare;
3. R: il materiale presenta anche anisotropia planare;
4. R 0 90 45 0 90 45 caso in più generale, in cui il materiale esibisce sia anisotropia normale sia planare.

Effetto dell’anisotropia normale: al diminuire dell’indice medio di anisotropia normale R aumenta la sensibilità del materiale alla riduzione dello spessore e quindi all’assottigliamento e quindi cresce il pericolo di incorrere in fratture duttili della lamiera.

Effetto dell’anisotropia planare comporta disomogeneità del flusso di materiale quindi causa

La formazione di orecchie e bordo ondulato che viene eliminato con conseguente sfrido di materiale. Lamiere adatte all'imbutitura hanno: elevati valori di R: si evita eccessivo assottigliamento; bassi valori di ΔR: si evita la formazione di orecchie; elevati valori di n: si aumenta la formabilità.

Formabilità

Rappresenta la capacità del materiale di subire deformazioni plastiche senza arrivare alla frattura. La formabilità non è soltanto funzione delle caratteristiche del materiale (del coefficiente di incrudimento e dell'indice medio di anisotropia normale) bensì anche delle condizioni nelle quali il processo si evolve. I metodi utilizzati per la sua valutazione sono: la prova di Erichsen; il bulge test e le curve limite di formabilità.

Prova Erichsen:

La lamiera è incastrata su una matrice piana dotata di un foro circolare mediante l'azione di un premilamiera che applica un carico totale pari a 1000 kg.