Esercizi 3 Tecnologia meccanica e qualità

A

B Figura 1. Componente da realizzare tramite la colata in terra

QUESITO 2 (8 punti)

Considerando componenti in acciaio (Rm = 450 MPa, Y = 280 MPa, K =330 Mpa; n=0.15):

A) Calcolare la forza ed il lavoro ideale che si generano in un’estrusione diretta a caldo di una barra lunga 1.5 m,

passando da D = 6 mm a D = 4 mm (sezione circolare con D diametro della sezione).

0 f

B) Per la barra che si ottiene al punto A), indicare la massima riduzione percentuale di area che sarebbe possibile

raggiungere idealmente su una pressa con forza massima di 3.5 kN. Per tale valutazione si consideri un unico

passaggio di estrusione inversa a caldo.

C) Indicare il numero minimo di passaggi necessari per portare un filo di diametro 2 mm ad un diametro di 0.25 mm

mediante trafilatura, supponendo di non avere vincoli di forza nel macchinario. Considerare un indice di incrudimento

pari a 0.15. QUESITO 3 (11 punti)

Un’azienda realizza diverse operazioni al tornio, tra cui intestatura, tornitura longitudinale, filettatura interna, troncatura,

su tubi in Acciaio C40 (k =750 MPa, x=0.21)

cs

A) Calcolare la forza di taglio nell’operazione di tornitura longitudinale interna su un tubo D =80mm, L =100

est tot

mm, spessore s =10 mm per portarlo in una passata allo spessore di s =8 mm per una lunghezza di L =50

f

0 f

 

mm. Si utilizzi un’utensile con =110° e ’ =30°, r =0.4 mm. Si imposti un avanzamento f che spinga il

re re ε

tornio al massimo delle sue potenzialità (P =15 kW, V = 800 mm/min) utilizzando v =100 m/min.

max taglio fmax c

B) Si vuole valutare l’acquisto di un nuovo mandrino autocentrante a 5 griffe da montare sul tornio indicato nel

punto A). Il sistema ha griffe con area singola di 20 mm sviluppanti un attrito pari a (con P=100

μ=0.15

2

MPa di pressione). Valutare se il nuovo mandrino riesce a garantire l’operazione al punto A) supponendo

che questa assorba 5 kW come potenza attiva di taglio.

C) Si deve filettare internamente con passo 0.8 mm un tubo D = 80 mm e s =8 mm, per un tratto di L =50

0

est f

mm. Si calcoli il numero di pezzi totali che è possibile filettare a v = 50 m/min e con un utensile avente

c

costanti di taylor C=100, n=0.14.

D) Calcolare la rugosità ottenibile nell’operazione di intestatura di un tubo D =150 mm, spessore 60 mm. Si

est

utilizzi lo stesso utensile del punto A) (attrezzato allo stesso modo in macchina) ad un avanzamento pari a

f=0.11 mm/giro.

SOLUZIONE

QUESITO 1

A) = ∗ 50 ∗ 30 − 40 ∗ 40 ∗ 20 = 203619

= 5454 + 9425 + 6254 + 1600 + 800 ∗ 4 + 491 = 26424

= = 7.70

= 1909 ∗ 25 = 47725

= 1909 + 2 ∗ 1000 + 2 ∗ 1500 + 1963 = 8872

= = = 5.38

La direzione di solidificazione è B->A.

Rapporto tra i moduli termici MA/MB=1.43 troppo alto

B)

La risposta è NO. Il rischio di erosione della forma è legato alla velocità di efflusso della vena fluida. D’altro canto avere

moduli termici molto differenti (MA/MB>1.35) aumenta il rischio di sviluppare tensioni residue al termine del

raffreddamento.

C) ∗ 2 = 500000

Volume totale colata= Vpezzo+ Valimentazione+ Vcolata = 2*Vpezzo=250000

Peso totale colata=500000*1e-9*7860 kg/m = 3.93 Kg

3

Numero di pezzi = 300 Kg / 3.93 Kg= 76.34 76 pezzi totali

D) 0.12

= + = + 0.03 =

− −1

(4 (4

+ 1) 9 ∗ 1 + 1)

= =

4 4 250000 1

( = 1.2) = 0.63

( = 1.4) = 0.33

( = 1.2) = 0.2863 ∗ 1.2 = 0.495

( = 1.4) = 0.2863 ∗ 1.4 = 0.786

(

/ = 1.2) =1.27

(

/ = 1.4) =0.42

L’unica soluzione dove y ≤y è con x=1.4.

Caine

E)

Colata in piano 1

= ′ ′′

+

à

= 80

à (80

ℎ + (ℎ − ) + − 30)

√80

= = = 64.12

2 2

1

= = 68.35

0.3 0.7

+

√80 √64.12

= 0.5 2 ∗ 9.81 ∗ 0.06835 = 0.579

−

= 100 = 72.7%

%

La velocità di efflusso può essere aumentata del 72.7% affinché il limite di 1 m/s venga raggiunto.

QUESITO 2

A)

Rapporto di Estrusione e Deformazione

3

= = = 2.25

2

= ln( ) = 0.811

Essendo una lavorazione a caldo:

=Y=280 MPa

= = 227

= = 227 ∗ 28.27 = 6420

= ∙ = 9630 J

B) = = 2 = 12.56 mm .

= /( ) = = = 4.654 mm

e /( ) . /( ∙ . )

Riduzione percentuale

−

∆ %= ∗ 100 = 63.1%

C)

È necessario raggiungere:

1 2

= = = = 64

 0.25

1 r

Laddove il massimo possibile è:

1

= = = 3.158



1 r

max

Quindi: ( )

=( ) = = = 3.62 → 4

; ( ) ( . )