Slide riassunte di Tecnologia meccanica II (TM 2)

PARAMETRI DI PROCESSO

Vedi tabella GETTO ABRASIVO ABRASIVE JET MACHINING AJM( ) –LAVORAZIONI AIL PROCESSO

Il materiale è rimosso per micro-taglio (materiali tenaci) o micro-frattura (materiali fragili) mediante l’azionedi un flusso focalizzato di gas (funge da propellente) (aria, CO , azoto) e abrasivo.

Lavorazione utilizzata per effettuare tagli, incisioni, sbavature o pulitura e lucidatura (ugello posto + distante).

• Efficiente su materiali duri e fragili
• Assenza di vibrazioni per le piccole forze in gioco
• Il calore che si sviluppa è asportato dal gas propellente; asporta anche le particelle abrasive e il truciolo le particelle abrasive perdono la spigolosità, quindi, non conviene recuperarle anche perché sono mi-schiate con il truciolo
• Vengono applicate delle maschere sul pezzo per avere una maggiore precisione ed evitare che siano dan-neggiate delle superfici indesideratamente

Per materiali fragili il tasso d’asportazione

è proporzionale all’energia cinetica e dipende da:

• Z: numero di impatti delle particelle nell’unità di tempo
• d: diametro medio delle particelle abrasive
• v: velocità delle particelle
• ρ: densità delle particelle
• H : durezza del pezzo in lavorazione
• w: ATTREZZATURA

SISTEMA DI PROPULSIONE DEL GAS

Deve permettere un gas pulito (con filtri) e secco (con sistemi di deumidificazione del gas) a pressione comprese tra 0,2 MPa e 0,8 MPa. Due soluzioni:

• Compressore d’aria si devono utilizzare dei filtri per evitare la contaminazione da olio o acqua
• Bombole di gas (CO2, azoto) non è necessario utilizzare filtri e deumidificatori (EVITARE l’uso di ossigeno per il pericolo di incendi)

SISTEMA DI DOSAGGIO DELL’ABRASIVO

Deve permettere l’introduzione dell’abrasivo nel flusso di gas in modo uniforme e regolabile in genere viene utilizzato un sistema che mette in vibrazione un setaccio la cui portata

è regolata dall’ampiezza edalla frequenza delle vibrazioni; è possibile anche l’utilizzo di sistemi a vortici.

SISTEMA DI GUIDA DELL’ABRASIVO

Permette di direzionare il getto sul pezzo.

SISTEMA DI RACCOLTA DELL’ABRASIVO

Guida le particelle in una camera di esaurimento.

UGELLO

È progettato per ridurre al minimo le perdite di attrito e la divergenza del flusso. In genere è posto a circa 0,8 mm dal pezzo (SOD) e l’angolo di divergenza è di 7°, inoltre permette di raggiungere una velocità del getto di 300 m/s; il diametro è dell’ordine del decimo di millimetro.

- Materiali: acciaio inox (vita media 2h), carburo di tungsteno (vita media 30h), zaffiro/allumina (vita media 300h) la vita media è funzione dell’operazione: operazioni di maggiore precisione richiedono frequenti cambi dell’ugello (rispetto all’incisione (sgrossatura) e alla pulitura) in quanto l’usura porta

alla dif-fusione del flusso (overspray) effetto meno sentito per ugelli rettangolari ¹ MASCHERE Permettono di controllare l'overspray e realizzare dettagli. Possono essere in gomma (facili da fabbricare ma scarsa definizione) o in metallo (maggiore precisione ma sono sensibili all'abrasione) ² ABRASIVI

• Allumina per pulire, tagliare, sbavare
• Carburo di silicio come allumina
• Vetro sottoforma di perline è utilizzato per opacizzare le superfici, se frantumato, invece, utilizzato per puliture o martellature
• Bicarbonato di sodio applicazioni leggere

³ Diametro particelle: 10 - 50 µm dimensioni maggiori utilizzate per taglio, minori per pulitura ⁴ PARAMETRI DI PROCESSO

• SOD Influenza la larghezza e la conicità del kerf. Maggiore è la distanza, maggiore sarà il MRR oltre un certo valore la tendenza si inverte le lavorazioni di taglio sono possibili a spese del tasso di asportazione; maggiori distanze sono

utilizzate per puli-tura e martellatura.

INCLINAZIONE DELL'UGELLO

Il tasso di asportazione maggiore si ha:

• Per materiali duri con getti perpendicolari (90°) alla superficie
• Per materiali tenaci con angoli di inclinazione del getto bassi (20°)

PORTATA DI ABRASIVO

Una portata maggiore comporta MRR maggiori in quanto aumentano gli impatti sulla superficie nell'unità di tempo oltre un certo valore la tendenza si inverte perché le particelle urtano fra di loro e con le pareti dell'ugello potrei aumentare la pressione ma mantenendo costante il rapporto di miscelazione (tramassa di abrasivo e di gas).

DIMENSIONE DELL'ABRASIVO

Dimensioni dell'abrasivo maggiori comportano MRR maggiori oltre un certo valore la tendenza si inverte perché diminuisce l'energia cinetica del getto a causa delle perdite per attrito.

PRESSIONE

Non ha effetti sensibili sul MRR, mentre sulla vita utile dell'ugello sì.

FLUSSO

ABRASIVO ABRASIVE FLOW MACHINING AFM( ) =LAVORAZIONI AIL PROCESSOIl processo comporta la rimozione di piccole quantità di materiale per mezzo di una pasta abrasiva che viene forzata a fluire nelle zone dove si desidera operare la lavorazione. La pasta lavora sotto l'azione di un pistone idraulico che la estrude a pressioni comprese tra 0,69 – 22 MPa. (anche più cicli)Obiettivi: Finitura superficiale (non la precisione dimensionale che resta un'operazione da rettifica) Sbavatura Pulizia delle superfici Rimozione di strati sottili di superfici che sono state sottoposte a un processo di microfusione (elettroerosione) Arrotondamento degli spigoli (raccordi in zone non accessibili altrimenti)La massima asportazione di materiale si ha nei punti di massima velocità, cioè dove si ha la minima sezione di passaggio, inoltre operando sulla rigidezza della pasta abrasiva posso avere un arrotondamento degli spigoli piuttosto che un

miglioramento della finitura superficiale.

IL MEZZO ABRASIVO

Costituito da una base polimerica siliconica a cui viene aggiunta una certa quantità di granuli abrasivi; a seconda del tipo, della granulometria e del rapporto in peso si ha una differente rigidezza della pasta abrasiva.

La base polimerica è un fluido non newtoniano, cioè la sua viscosità varia al variare della velocità di deformazione. Alcuni tipi hanno un comportamento della viscosità al variare della velocità di deformazione di tipo elastico - fragile, cioè hanno una viscosità crescente all'aumentare della velocità di deformazione; altri hanno un comportamento reologico, cioè hanno una viscosità decrescente all'aumentare della velocità di deformazione.

Un'elevata rigidezza comporta un campo di velocità uniforme lungo una sezione e un'elevata asportazione di materiale (finitura), mentre una bassa

rigidezza comporta un campo di velocità variabile e la pasta, riuscendo meglio a seguire la geometria degli spigoli, arrotonda meglio questi ultimi. Un aumento della viscosità della pasta, quindi della sua rigidezza, lo si ha sia adottando una granulometria più fine che mescolando granuli di diverse dimensioni.

I materiali dei granuli abrasivi sono (in ordine crescente di durezza):

1. Allumina
2. Carburo di silicio
3. Carburo di boro
4. Diamante sintetico

LA MACCHINA

La macchina è costituita da due cilindri verticali opposti (che si muovono alternativamente) tra i quali viene posto il pezzo da lavorare. È presente un sistema di raffreddamento della pasta in quanto la rigidezza di questa è influenzata dalla temperatura. Per i pezzi che non presentano delle cavità passanti o per i quali si vuole lavorare superfici esterne, è necessario creare dei canali di passaggio con delle attrezzature ausiliarie.

PARAMETRI DI PROCESSO

RIGIDEZZA DELLA

PASTA ABRASIVA

GEOMETRIA DEL CONDOTTO

Per ogni geometria è necessaria la sperimentazione; possiamo sapere solo gli effetti qualitativamente.

PRESSIONE

VISCOSITÀ

LUNGHEZZA

TEMPERATURA

Se T ↑ viscosità ↓

PORTATA ↑ se: p ↑ T ↑ perché viscosità ↓

CAPACITÀ DEL PROCESSO

Quando la finitura superficiale iniziale è di 0,7 – 7 µm si riesce a farla diminuire di 10 volte

La finitura superficiale aumenta con più cicli/passaggi ma oltre 3 - 4 - 5 cicli non aumenta più

ASPORTAZIONE CHIMICA CHEMICAL MACHINING CM( ) = LAVORAZIONE PERFRESATURA CHIMICA

Definita anche .

IL PROCESSO

Ha l'obiettivo di aumentare il rapporto rigidezza/peso di pannelli e piastre di grandi dimensioni. Utilizzata anche per la tranciatura di lamiere in quanto a differenza delle lavorazioni convenzionali sono assenti forze di taglio (quindi si possono lavorare anche pezzi piccoli). Utilizza acidi o

soluzioni alcaline per dissolvere i metalli in maniera selettiva e controllata, la selettività è realizzata proteggendo la superficie del pezzo che non si vuole attaccare con una maschera resistente ai reagenti. La rugosità della superficie dopo la lavorazione dipende dalla compattazione chimica del materiale da lavorare, quanto più gli atomi sono compatti, tanto più difficile è lavorare quel materiale. VANTAGGI SVANTAGGI - Lavorazione priva di bave - Ingombri delle vasche - Assenza di tensioni residue sulla superficie - Costi di smaltimento lavorata - Enfatizza difetti superficiali - Applicabile a numerosi materiali (acciaio, - Impossibilità di realizzazione di raggi di titanio, alluminio, rame) raccordo piccoli - Basso costo delle attrezzature - Limitate profondità di taglio TIPI DI FRESATURA CHEMICA - Lavorazione per immersione - Il pezzo viene immerso in un bagno; - La rimozione del materiale è controllata dal tempo diesposizione e dalla temperatura di lavoro. Fresatura foto-chimica: - Usata per lamiere e piastre - Permette di produrre cavità di minore profondità - Utilizza maschere sensibili alla luce ultravioletta - L'attacco è realizzato spruzzando i reagenti sulla superficie lavorata. Passo 1: Prepulitura - Necessaria per assicurare l'adesione della maschera alla superficie ed evitare dispersioni del reagente nelle zone da proteggere - Può essere effettuata con solventi o attacchi chimici - Operazione difficile per materiali porosi. Passo 2: Applicazione delle maschere - Consiste nella deposizione sulla superficie di un materiale resistente all'attacco chimico. Nell