Rugosita. Le superfici 29/04/2019. stato delle superfici e «firma tecnologica» misura e indicazione sui disegni. disegnatori

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1 Rugosita stato delle superfici e «firma tecnologica» misura e indicazione sui disegni a cura di G.Pellegrini 1 Le superfici costituiscono il contorno di tutti gli oggetti; sono (a parte il caso di pezzi trasparenti) la sola cosa visibile dei pezzi; influenzano le prestazioni dei pezzi; portano i segni lasciati dal processo di lavorazione (la «firma tecnologica»); devono essere caratterizzate e misurate disegnatori designer, stilisti costruttori, progettisti tecnologi, produttori metrologi 2 1

2 Le superfici - enti geometrici di contorno Per definire la geometria di un particolare, si fa riferimento a enti geometrici «ideali»: piani, cilindri, coni, sfere... Le superfici reali, pero, si discostano (sempre) dalla geometria ideale in vari modi: errori dimensionali (sulle distanze) errori macrogeometrici (di forma) errori microgeometrici - rugosita (tessitura primaria) - ondulazioni (tessitura secondaria) 3 Le superfici - aspetti estetici Sono molto importanti per molti tipi di prodotti

3 Le superfici - aspetti funzionali Lo stato delle superfici influenza: attrito, lubrificazione; resistenza meccanica (fatica, corrosione...); aspetti estetici; proprieta ottiche (lucido o opaco); altro (lavabilita, scambio termico...). 5 Le superfici - aspetti tecnologici TECNOLOGIA: come si fa a «fare» la cose... Il pezzo e realizzato (prevalemtemente) mediante tornitura e rettificatura Notare le indicazioni sullo stato superficiale 6 3

4 Le superfici - aspetti tecnologici In molti casi, l aspetto delle superfici ci aiuta ad identificare il processo tecnologico di ottenimento: «a caldo» o «a freddo» primario o secondario con o senza asportazione di materiale Spesso il processo tecnologico e scelto in base all accuratezza richiesta per la lavorazione (che include la rugosita ). 7 effetto delle lavorazioni 8 4

5 effetto delle lavorazioni - 2 suddivisione in famiglie di processi: Fusione Formatura Asportazione di materiale scala logaritmica 9 PROCESSI di PRODUZIONE Produzione: cambiamento di forma 5

6 Processi Primari e Secondari I processi primari mirano ad avvicinarsi alla forma finale in modo efficiente (lavorazioni semplici e con ridotto spreco di materiale), generando un semilavorato. I processi secondari trasformano i semilavorati in pezzi finiti, migliorando l accuratezza del risultato. 11 Fusione - processi Fonderia in terra aspetto della terra, finezza altri processi (microfusione, investment, shell moulding...) Fusione in stampi metallici (conchiglie) colata in conchiglia (a gravita ) colata sotto pressione 12 6

7 Fusione in terra L obiettivo è dare al metallo una determinata forma partendo dallo stato liquido. La colata è l operazione con la quale il metallo liquido viene versato nella forma dove assume la forma della cavità relativa e si solidifica. cavita forma in terra 13 Pressocolata sempre effettuata in stampi metallici non utilizzabile per materiali ferrosi 14 7

8 Il Getto Il pezzo fuso e chiamato getto. In generale si avvicina solo alla forma desiderata (semilavorato) e, almeno su alcune superfici, subira altre lavorazioni successive. Rispetto alla forma voluta, il getto presenta raggi di raccordo e angoli di spoglia. 15 Fonderia - le superfici P assenza di orientamento preferenziale dei solchi spesso pulite mediante sabbiatura alcune superfici vengono rilavorate pressocolato (lega Mg) getto in terra (acciaio) 16 8

9 Formatura - processi lavorazioni massive fucinatura e stampaggio laminazione estrusione trafilatura (altro) per evitare confusioni, questa famiglia di processi e spesso denominata «Lavorazioni per Deformazione Plastica» lavorazione delle lamiere tranciatura piegatura imbutitura (altro) 17 Fucinatura e Stampaggio Stampi semplici e aperti per la fucinatura, geometrie piu complesse e stampi chiusi per lo stampaggio (massivo). 18 9

10 Laminazione La potenza meccanica entra nel sistema attraverso i cilindri ed e trasmessa al pezzo per attrito. 19 Laminazione - 2 Si ottengono lamiere oppure prodotti di varia forma, utilizzando cilindri sagomati (calibri) esempio di sequenza di calibri per ottenere un tondo (in questo caso un tubo) 20 10

11 Estrusione 21 Trafilatura di fili o di barre 22 11

12 Lavorazioni della lamiera Eseguite quasi sempre a freddo tranciatura piegatura imbutitura 23 Processi a caldo e a freddo Per ridurre le forze necessarie ed aumentare la deformabilita del materiale, molti processi sono effettuati a caldo, ossia al di sopra della temperatura di ricristallizzazione del materiale. in questo caso, pero, sono quasi sempre presenti fenomeni di ossidazione che influenzano la qualita delle superfici. temperatura di processo - a caldo; - a freddo; - a «tiepido» («semicaldo»). hot forming cold forming warm forming 24 12

13 Formatura - le superfici solchi longitudinali per prodotti lunghi effetti dell ossidazione per i processi a caldo spesso alcune superfici vengono rilavorate 25 Asportazione di materiale In tutti i casi, il moto relativo tra utensile e pezzo genera il distacco di materiale sotto forma di truciolo. A seconda del tipo di moto possiamo avere: tornitura foratura fresatura rettifica* altro (segatura, limatura, brocciatura...) * anche la rettifica e un processo di asportazione 26 13

14 Asportazione - i movimenti Nella maggioranza dei casi, il moto di taglio (principale) non basta a generare l intera superficie. L utensile viene mosso (o spostato ad intervalli) in modo da raggiungere l intera superficie da lavorare: moto di avanzamento. Il moto di avanzamento condiziona molto la rugosita della superficie ottenuta. 27 Tornitura Genera superfici di rivoluzione. Il pezzo possiede il moto di taglio, rotatorio. L utensile possiede il moto di avanzamento, lineare

15 Tornitura Sono possibili molte operazioni di tornitura, per realizzare superfici cilindriche (esterne ed interne), piani, coni ecc. 29 Foratura L utensile, punta, possiede entrambi i moti di taglio (rotatorio) e di avanzamento (lineare)

16 Foratura - altre lavorazioni di fori Utilizzando un principio di lavoro molto simile (spesso con la stessa macchina utensile, trapano o foratrice) sono possibili diverse operazioni sui fori. alesatura (migliora la finitura) maschiatura (realizza una filettatura) lamatura (lavora l imbocco) 31 Fresatura Eseguita con un utensile (fresa) a piu taglienti. Il moto di taglio, rotatorio, e dato all utensile; il moto di avanzamento, traslatorio, e generalmente conferito al pezzo. fresatura periferica fresatura frontale 32 16

17 Fresatura un esempio 33 Rettifica In questo caso l utensile e una mola, che presenta molti grani abrasivi. Consente di ottenere ottime tolleranze e ridotti valori di rugosita. Viene spesso eseguita su superfici gia lavorate con altri processi di asportazione di truciolo

18 tipi di rettifica per alberi (esterna) per interni per piani (tangenziale) per piani (frontale) 35 Altri processi - moto rettilineo limatura e piallatura segatura brocciatura ecc. brocciatura attenzione all orientamento dei solchi! 36 18

19 Asportazione - processo secondario Le lavorazioni per asportazione di truciolo sono spesso eseguite su semilavorati (getti, stampati, barre laminate ecc.). Consentono di ottenere la forma finale prevista dal progettista, con le caratteristiche geometriche, dimensionali e di rugosita previste. Sono percio spesso impiegate come processi secondari (dal semilavorato al finito). In molti casi, una stessa superficie puo subire piu di un operazione di asportazione (es. tornitura di sgrossatura, tornitura di finitura e rettifica). In questo caso, lo stato della superficie dipende quasi esclusivamente dall ultima operazione effettuata*. * ci sono eccezioni a questa regola 37 Asportazione - le superfici Presentano in generale solchi chiaramente orientati

20 Indicazione a) rugosita - requisito principale b) rugosita - requisito secondario c) metodo di fabbricazione d) disposizione e orientamento della superficie e) sovrammetallo di lavorazione 39 Le superfici - misura esistono diversi metodi per il rilievo dello stato delle superfici: visuale (presenza di graffi, da evitare nelle misure successive) metodo del profilo metodo di area, topografico (areal-topography) metodo di area, integrale (areal-integrating) 40 20

21 Il metodo del profilo Con strumenti meccanici (ma possono essere impiegate anche altre tecniche). 41 Modello ideale La rugosita R a e una misura integrale del profilo (norma 1). Meglio, e una misura di una parte del profilo (la parte che varia piu rapidamente, con frequenza spaziale meggiore)

22 Il segnale deve essere filtrato per suddividere le diverse componenti: a) rugosita b) ondulazione c) errori geometrici Le tecniche di filtraggio si basano sull analisi armonica. 43 Gli indici Ra Rt Rz (ISO) Rz (DIN) curva di Abbott (tasso di lunghezza portante) 44 22

23 Una domanda Superfici aventi lo stesso valore di rugosita sono funzionalmente equivalenti? Ossia, «funzionano» allo stesso modo? NO Ricordate che conta la «lunghezza portante», l aspetto estetico, la presenza di difetti locali ecc. 45 Superfici aventi caratteristiche funzionali dipendenti dai livelli Puo accadere che la lavorazione successiva non riesca ad eliminare tutte le «valli» lasciate dalle lavorazioni precedenti 46 23