Tecnologie speciali

IDROFORMATURA TUBI

distinguo due tipi: alta pressione ( 5000 bar), bassa pressione (1000 bar); cambia tipo di deformazione nella

pratica in alta pressione infatti in questa il materiale subisce espansioni mentre in bassa pressione ho solo

calibratura.

*Alta pressione: matrice cava con 2 semi parti, ho 2 punzoni laterali e inserisco liquido da una delle 2 parti e

mentre introduco liquido, i punzoni contrastano spinta assiale su tubo per favorire apporto di materiale

nella zona di espansione.

Fasi: collocazione tubo nella matrice cava dei 2 punzoni, inserisco liquido in pressione e stringo tubo,

parametri principali son pressione interna del liquido e spinta assiale punzone che devono agire

sinergicamente altrimenti si hanno difetti ( Buckling= instabilità e tubo collassa su se stesso, spinta assiale

troppo elevata, Bursting= pressione liquido troppo elevata, non bilanciata da spinta assiale perciò si ha

deformazione di stretching).

-Finestra di lavorabilità Risposta difetti possibili in funzione delle condizioni

operative ( se ho solo spinta assiale si favoriscono

le grinze (wrinkling) )

[I tubi a soffietto si ottengono favorendo

espansione con adeguate spinta e pressioni per

creare forme perfettamente simmetriche poi si

applica spinta in modo da formare solo grinze.]

Aggiungendo pressione si arriva ad instabilità: il

tubo collassa e non ha forma ben definita, se

esaspero pressione interna del liquido ho frattura.

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*tbo a 4 vie: si vanno a sagomare i 4 tubi tagliandoli obliquamente per favorire incrocio e poi si salda ( una

saldatura porta ad infragilimento) allora si fa espandere tubo inferiormente e superiormente, si faglia e si

saldano successivamente.

,

-Bassa Pressione: va a definire meglio la forma e a controllare che sia aderente alla desiderata

Fasi: piegatura tubo, preformatura ( realizzo forma molto simile alla finale) e poi idroformo ( solo ora uso

liquido che ha la funzione della sabbia o del mandrino visti prima nella piegatura dei tubi tradizionale; devo

contrastare le spinte che tendono a ovalizzare la sezione.

L’idro formatura ha avuto successo in ambito automobilistico, quella ad alta pressione ha avuto successo in

ambito ciclistico e rubinetteria.

-------FINE IDROFORMATURA-------------

FORMATURA INCREMENTALE (formatura per spinning)

Realizzo una matrice che la forma (mandrino sagomato), tale mandrino è in continua rotazione, è disposto

su una macchina, colloco la lamiera nel disco primitivo, contropunta stabilizza contatto tra lamiera e

mandrino, si mette in rotazione il mandrino e tramite un rutto si imprime pressione localizzata e si

deforma.

-spinning puro= garantisce sempre stesso spessore

-shear spinning= l’imbutito nella parte lavorata ha uno spessore più piccolo

-tube spinning= con rullo si esercita pressione di schiacciamento e il tubo si

allungherà in una direzione.

*FORM INCREMENT ASIMMETRICA: si ha analogia con fresatura, lavoro solo con componenti prismatici,

non ho matrice, solo punzone. Ho struttura che fissa lamiera un elemento ( punzone) che preme lamiera ed

andrà ad imprimere deformazioni che si svilupperanno a spirale.

Ho solo deformazioni per stadi essendo la lamiera vincolata.

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Posso avere 1 punzone, 2 o multi punzoni, si tratta comunque di processi che hanno poco riscontro in

ambito industriale.

*SPINNING (imbutitura al tornio)

Tornio su cui monto mandrino e contropunta che spinge lamiera. Lo spinning è realizzato con percorsi

ascendenti e discendenti. Nel tratto ascendente ho lavorazione

assiale e compressione circonferenziale (imbutitura), non vario

spessore. Nella fase discendente ho compressione assiale e

circonferenziale, ho accumulo di materiale che consente di

ripristinare l’assottigliamento di prima ( ho continuo

assottigliamento e inspessimento). Ciò consente di fare cose che

l’imbutitura non può fare (elementi conici che non sarebbero

realizzabili, fondi serbatoi, ecc.)

Classificazione:

*Spining Puro: mi consente di ottenere prodotto finito con spessore

uguale a quello iniziale *Share spinning: il prodotto

finito ha spessore uguale

all’iniziale nelle zone non

sottoposte a lavorazione.

Posso avere disco primitivo o

preformato

andamento della lavorazione

e angoli

*Lavorabilità del materiale: uso test “shear form test”, parto da disco primitivo su mandrino lissodale e

termino la prova quando giungo a rottura e ricavo lo spessore minimo raggiungibile

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R è la riduzione percentuale di spessore che posso andare ad operare

-*- Confronto spining puro e shear spinning (imbutitura di potenza):

Spining puro ( spessore costante in tutto l’imbutino ma possibili grinze, rotture tangenziali (tappo, dovute a

velocità di avanzamento) e rotture radiali)

Shear spinning considerazioni con spessore finale iniziale e andamento della deformazione con angoli

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*Considerazioni Economiche: per un pezzo di normali

dimensioni ho questo andamento.

Imbutitura tradizionale è più conveniente per grandi

produzioni ( sia per tempi di produzione che per

ammortamento costi attrezzature)

Per prodotti di grandi dimensioni e varie forme ( es:

coniche), l’imbutitura al tornio è quella più conveniente.

-Formatura incrementale asimmetrica

realizzo forme in funzione di un percorso che varia ( single point o two point) ( a seconda se lavoro su

preformato o preimbutitura)

È cruciale il problema dell’assottigliamento, ho solo stretching. Per evitare che assottigliamento porti a

rottura eseguo assottigliamento a più step od utilizzo lamiere preformate.

Ho inoltre problema per realizzare prodotti precisissimi ( causa ritorno elastico).

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Si cerca di ottimizzare l’accuratezza geometrica tramite

stretching form ed incremental forming,

l’accoppiamento di queste due tecnologie rende più

rapida la produzione

Successo dell’IF in temperatura per leghe magnesio (

scarsamente duttili a temperatura ambiente)

--FINE FORMATURA LAMIERE-------

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SALDATURA

in realtà questa è una tecnologia che rientra nelle tecnologie di giunzioni ( meccanica, chimica e termica).

Tecnologie per le giunzioni possono essere classificate come reversibili e non reversibili.

-Giunzione meccanica: bulloni(reversibile),chiodatura(non reversibile: fori), rivettatura ( non reversibile,

trasmette sollecitazioni solo di tagli ed è molto importante in ambito aeronautico), Clinciatura (non

reversibile, simile alla tranciatura però l’operazione si ferma alla fase di estrusione; è tipica negli

elettrodomestici e per materiali non sottoposti a particolari sollecitazioni);

sia clinciatura che rivettatura non sono idonee per trattenimento dei fluidi.

-Giunzioni chimiche: adesivi chimici, considerata reversibile (uso solvente), viene usata quando non è

applicabile la temperatura (es: termoindurenti).

-Giunzione termica: in realtà questa è la vera e propria saldatura, infatti nell’accezione del termine la

saldatura è quando porto a fusione una o entrambe le parti)

Nella saldatura ho materiale base e materiale d’apporto (che può essere necessario o no; cordone di

saldatura), il materiale d’apporto deve essere simile al materiale di base o completamente diverso, il

concetto chiave è che deve sempre portare un apporto migliorativo e garantire continuità a livello

strutturale anche se comunque è soggetta a fenomeni di collasso).

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Ne esiste più di una ed a seconda del tipo prevedono o no

contenimento, e necessaria attenzione alla fluidodinamica del

materiale cioè garantire che bagno allo stato fuso non cada verso il

basso.

*Saldabilità: per saldabilità si intende l’attitudine del materiale a realizzare giunzioni saldate di specifiche

caratteristiche e può cambiare a seconda del tipo di saldatura che si vuole effettuare perciò è una proprietà

che dipende dalla lavorazione.

In particolare dipende da fattori metallurgici e fattori costruttivi (la giunzione realizzata non deve avere

caratteristiche tali da compromettere la sicurezza della struttura nel complesso (es: fattori di intaglio))

*Strutture della saldatura= nella saldatura si hanno due zone ( fusa e termicamente alterata)

La zona fusa mostra una

struttura dendritica (

dendros=albero) che

avrà grani più piccoli

nella zona vicina alla

sorgente.

Il materiale d’apporto si

usa quando i membri

vengono “cianfrinati”.

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Necessario evitare la formazione di martensite.

*Cricche a caldo: si verificano a livello del cordone di saldatura, si

generano quando il materiale è ancora caldo a causa del contenuto di

possibili impurità basso fondenti che si solidificano prima e provocano la

“segregazione a bordo grano” ed avviane la generazione di particelle

solide tra i grani

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*Cricche a freddo: nella ZTA, a bassa temperatura: strutture dure e fragili a causa di elevata velocità di

raffreddamento che possono rompersi a causa delle tensioni residue. Anche a causa di idrogeno.

Avvengono quando il materiale ha raggiunto temperatura ambiente ( anche 24h dopo averla raggiunta).

-La presenza di Idrogeno: presente nell’aria, sui lembi da saldare e nel materiale d’apporto, è negativo

perché è piccolo ( alta diffusione nel metallo= interstiziali), l’idrogeno non da problemi a temperatura

ambiente ma quando si va poi a temperature più alte questo si discioglie nel metallo liquido in grandi

quantità ( creazione di interstiziali).

vi sono 2 situazioni: 1) Mentre si raffredda il metallo liquido l’idrogeno si ricompone con gli H+ per

ricomporre l’idrogeno e questo riuscirà o meno ad uscire dalla saldatura a seconda della velocità di

raffreddamento (creazione di microporosità).

2) L’idrogeno ha più affinità con l’Austenite ( perciò possibile cricca a freddo nella zona fusa), si disperde nel

reticolo come interstiziale perciò si verifica una distorsione del reticolo causata dall’idrogeno e per il

raffreddamento c’è da considerare il ritiro ( tensioni residue)

-Tensioni di ritiro in zona longitudinale, cricche a freddo

trasversali alla direzione longitudinale

-Se zona fusa ha martensite il materiale accanto alla zona fusa

tenderà a dilatarsi ed accorciarsi con il materiale adiacente,

rottura martensite adiacente al materiale di base e creazione di

cricche a freddo longitudinali

!) si cerca di ritardare il raffreddamento per non far diventare l’austenite -> martensite

*Strappi Lamellari: in corrispondenza a sollecitazioni normali al piano di laminazione. Durante la

laminazione le inclusioni veng