Capitolo 1 la lamiera metallica come materiale da costruzione indice Capitolo 2 i tipi di lamiere disponibili sul mercato e le loro caratteristiche

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1 indice Capitolo 1 - LA LAMIERA METALLICA COME MATERIALE DA COSTRUZIONE Cenni storici La lamiera oggi Le proprietà I vantaggi della lamiera metallica L offerta Breve descrizione del ciclo di fabbricazione della lamiera Acciai al carbonio Lamiere sottili Vantaggi della lamiera rispetto ad altri semilavorati Confronti con le materie plastiche 18 Capitolo 2 - I tipi DI LAMIERE DISPONIBILI SUL MERCATO E le LORO CARATTERISTICHE Acciai al carbonio Laminati a caldo Laminati a freddo Lamiere in acciai IF (Interstitial Free) Lamiere in acciai da profondo stampaggio 28 XXVII

2 Manuale di lavorazione della lamiera Lamiere in acciai BH Lamiere con superficie di laminazione Laminati rivestiti Lamiere con rivestimenti metallici Lamiere preverniciate Lamiere altoresistenziali Acciai inossidabili Che cosa sono I prodotti piani Come si designano Gli acciai inossidabili martensitici Gli acciai inossidabili ferritici Gli acciai inossidabili austenitici Gli acciai inossidabili austeno-ferritici Gli acciai inossidabili indurenti per precipitazione Le finiture superficiali Le lavorazioni Alluminio e leghe leggere La laminazione Controllo di qualità e certificazione Principali leghe e loro caratteristiche Il lamierino magnetico La distribuzione Lamiere di formati speciali: i tailored blank I tailored blank I vantaggi e il mercato La fabbricazione dei tailored blank e i relativi impianti 74 Capitolo 3 - LA PROGETTAZIONE DEI MANUFATTI DI lamiera Caratterizzazione della lamiera Caratteristiche strutturali Prove di caratterizzazione Prove mirate a misurare una o più caratteristiche della lamiera Prove intese a simulare il processo di deformazione Concordanze e differenze rispetto alla progettazione meccanica generale Alcuni accorgimenti progettuali e di fabbricazione Economia di fabbricazione Un esempio significativo Costruzione mista Costruzione ibrida Informazioni di dettaglio Materiali 116 XXVIII

3 Indice Costruzione Produzione La simulazione nel progetto Il robust design dei processi di formatura tramite simulazione numerica Introduzione Formulazioni del problema Pianificazione di processo FEA e fonti di incertezza Alcune tecniche matematiche e software commerciali per il robust design Esempio di applicazione del robust design 131 Bibliografia 135 Capitolo 4 - La simulazione numerica per la progettazione dei processi di formatura delle lamiere Cenni introduttivi sulla progettazione dei processi di stampaggio delle lamiere Elementi caratteristici dei codici di simulazione numerica Applicazioni della simulazione numerica per la progettazione di processi industriali di formatura delle lamiere Stampaggio (imbutitura profonda) e idroformatura Piegatura mediante rulli (roll forming) Piegatura di lamiere di grosso spessore Stampaggio di lamiere di piccolo spessore (inferiore al decimo di mm) 155 Capitolo 5 - LA lavorazione della lamiera: processi di taglio Taglio meccanico Cesoiatura Punzonatura/roditura Taglio termico Taglio al plasma Taglio al plasma ad alta definizione (HDP) Principio di generazione del solco di taglio Materiali lavorabili Impianti Componenti del sistema di taglio Sicurezza Lavorazioni Parametri di taglio al plasma Caratterizzazione del taglio al plasma 186 XXIX

4 Manuale di lavorazione della lamiera Taglio laser Le radiazioni elettromagnetiche Il meccanismo di taglio I materiali comunemente tagliati mediante laser Influenza dei principali parametri di processo Sorgenti per il taglio Paragone con tecnologie alternative Opportunità offerte dal taglio laser Ossitaglio Principio Precondizioni Materiali tagliabili Utensile di taglio Parametri di taglio Ossitaglio ieri e oggi Qualità di taglio Conclusione Taglio mediante tecnologie non convenzionali Taglio a getto d acqua (water jet) Principio di funzionamento Componenti principali di un sistema WJ/AWJ Tecnologia water jet: vantaggi, svantaggi e applicazioni Criteri di dimensionamento e sfruttamento degli impianti Componenti ausiliari Componenti usurabili Materiale di consumo Sicurezza Qualità del taglio e parametri di processo Conclusioni e prospettive Applicazioni particolari 245 Bibliografia 247 Capitolo 6 - LA lavorazione della lamiera: formatura Valutazione della formabilità Processi convenzionali di formatura Profondo stampaggio Meccanica del processo Profondo stampaggio di particolari assisimmetrici a pareti verticali Imbutitura di particolari assisimmetrici con pareti non cilindriche (di forma conica o emisferica) 277 XXX

5 Indice Reimbutitura Imbutitura di coppe a flangia larga Imbutitura di particolari di sezione quadrangolare Imbutitura senza premilamiera di particolari assisimmetrici a pareti di elevato spessore con l impiego di matrice Tractrix Formatura mediante stiramento Stiramento semplice Stiramento in tensione Materiali Lubrificazione Possibili tipi di rotture Vantaggi e svantaggi della formatura mediante stiramento Piegatura Bordatura di fondi bombati Il processo di bordatura Struttura e funzionamento della bordatrice Problemi basilari delle bordatrici e loro risoluzione Prestazioni quantitative e qualitative nella bordatura Precisione nella bordatura, compensazione del ritorno elastico Automazione della bordatura Coniatura Tranciatura Il gioco Forza e lavoro di tranciatura Geometria dei pezzi tranciati Usura dell utensile Precisioni raggiungibili Tranciatura fine Introduzione Il processo Fasi operative elementari Stampi di tranciatura fine a punzone fisso, mobile, progressivi Il cordone perimetrale Elementi attivi degli stampi I materiali per tranciatura fine Le tolleranze nella tranciatura fine L attrito nel processo di tranciatura fine Effetti dell attrito sullo stampo e sul pezzo I lubrificanti per tranciatura fine Tranciatura del lamierino magnetico Caratteristiche meccaniche del lamierino magnetico Tranciabilità del lamierino magnetico 346 XXXI

6 Manuale di lavorazione della lamiera Valutazione della tranciabilità Norme internazionali relative alle caratteristiche meccaniche del lamierino magnetico Punzonatura, roditura, scantonatura Ottimizzazione del processo Criteri per la scelta dell utensile Le macchine combinate Impianti automatici Il processo DIELESS per la fabbricazione dei prototipi di lamiera Profilatura a rulli Imbutitura al tornio Il processo di formatura Il processo di proiezione Imbutitura con stampi elastici o cedevoli Deformazione mediante pressione interna Calandratura Invito e rullatura Le forze in gioco Tipi di calandre La qualità nella calandratura Il difetto a botte e il dimensionamento della calandra Oleodinamica, elettronica e tolleranze di cilindricità Curvatura di profilati metallici Le forze in gioco La qualità di curvatura Pannellatura Che cos è la pannellatura? Che cos è un pannello? I materiali e gli spessori Qual è la differenza di piegatura rispetto alle piegatrici? Il raggio di piega Lo sviluppo della piega Il ritorno elastico Le tipologie di piega Lembo minimo e massimo Pieghe ravvicinate con stesso orientamento Pieghe ravvicinate di orientamento opposto L ingombro massimo delle pieghe La sequenza di esecuzione delle pieghe Alcuni esempi di forme Gli utensili Le estremità Le estremità mobili Configurazione del premilamiera 424 XXXII

7 Indice Gli utensili speciali I riferimenti I tempi ciclo La programmazione Le linee di pannellatura Rifilatura e operazioni associate su bordi Il processo Le varie lavorazioni possibili Portapezzi con settori espandibili Lavorazione di pezzi a base non circolare Aggraffatura Tipi di aggraffatura Preparazione dei bordi Aggraffatura di corpi a base non circolare Unione di corpi di diversa natura Macchine Processi non convenzionali Idroformatura della lamiera Imbutitura idromeccanica Flexforming a punzone fluido Idroformatura di lamiere contrapposte Formatura superplastica Blow forming Thermo forming Processo combinato formatura superplastica saldatura per diffusione (SPF-DB) Caratteristiche delle presse di formatura Progettazione dei processi di formatura superplastica Formatura magnetica Applicazioni La lubrificazione nella deformazione della lamiera L attrito Rappresentazione matematica dell attrito Meccanismi di lubrificazione Interfaccia asciutta Lubrificazione a film solido Lubrificazione a estrema pressione Lubrificazione idrodinamica Lubrificazione a film misto Rugosità superficiale e suoi effetti sull attrito Fenomeni di usura e grippaggio Lubrificanti Tipi di lubrificanti 483 Bibliografia 484 XXXIII

8 Manuale di lavorazione della lamiera Capitolo 7 - LA lavorazione della lamiera: unione Unioni indissolubili Unione mediante saldatura Saldatura ossiacetilenica Saldatura elettrica ad arco Generatori per saldatura ad arco Generatori a corrente continua Saldatura manuale ad arco con elettrodi rivestiti Saldatura ad arco sommerso Saldatura MIG/MAG Saldatura TIG Saldatura a elettroscoria Saldatura a resistenza Principio Caratteristiche generali del processo Configurazione di una macchina per saldatura a resistenza Principali processi di saldatura a resistenza Materiali da saldare Controllo dei parametri Forma dei manufatti Saldatura con esigenze estetiche Lamiera galvanizzata Automazione Conclusioni La brasatura alla fiamma Principio Brasatura automatica alla fiamma Macchine a tavola rotante Macchine a movimento lineare Macchine a navetta Erogatori di paste brasanti Erogatori di disossidante semiliquido Erogatori di disossidante allo stato gassoso Erogatori di filo Saldatura mediante laser Generalità I meccanismi di saldatura Passaggio da un meccanismo all altro Condizioni operative di saldatura Influenza dei parametri di processo Le sorgenti per la saldatura Un confronto con tecnologie alternative Le opportunità offerte dalla saldatura laser Saldatura a fascio elettronico 528 XXXIV

9 Indice Unione mediante adesivi Storia degli adesivi Vantaggi e svantaggi degli adesivi Adesione e coesione e rottura dell incollaggio Classificazione degli adesivi Aspetti del processo di incollaggio Utilizzo degli adesivi in meccanica Giunti in lamiera incollati in grado di resistere a forti urti Cosa si riesce a produrre oggi con gli adesivi strutturali di nuova generazione Gli attuali sistemi di calcolo per i giunti incollati Nuovi studi per nuovi strumenti di calcolo Conclusioni Unione mediante fastener non smontabili Rivetti a strappo, standard Rivetti a tenuta stagna Rivetti a fiore Rivetti a stella Rivetti godronati Rivetti multistrato Rivetti strutturali a espansione Rivetti strutturali a compressione Rivetti strutturali a stella con guarnizione Rivetti filettati Rivetti a massa Rivetti di plastica Rivetti in cartuccia Ribattini Bulloni a strappo Perni, boccole e faston a saldare Punzon-chiodatura (clinching o punch riveting) Unioni solubili Connessione con viti Giunzioni mediante fastener smontabili Spine scanalate Boccole autofilettanti Filetti riportati Dadi autoaggancianti Prigionieri autoaggancianti Distanziatori autoaggancianti Boccole-rivetto ancora Viti imperdibili Rivetti filettati Dadi autoaggancianti a filo lamiera Dadi in gabbia 591 XXXV

10 Manuale di lavorazione della lamiera Spine a sganciamento rapido Fastener di plastica Presse per il montaggio di fastener per le unioni indissolubili e solubili 594 Bibliografia 595 Capitolo 8 - Le macchine per la lavorazione della lamiera 597 Premessa Presse per stampaggio, imbutitura e tranciatura Presse meccaniche Definizioni e concetti fondamentali (classificazione) Morfologia Caratteristiche e prestazioni Argomenti che influenzano la scelta della pressa e dell impianto Installazione e messa a punto iniziale Funzionamento e mantenimento in efficienza della pressa e della linea Grandezze critiche per il funzionamento di una pressa meccanica Presse oleodinamiche Introduzione Riferimenti normativi Definizione e concetti fondamentali (classificazione) Caratteristiche e prestazioni Misure di ingombro e geometrie Caratteristiche costruttive Presse per tranciatura fine Apparecchiature complementari alle presse per tranciatura fine Presse per il montaggio di fastener per le unioni indissolubili e solubili Presse idrauliche Presse piegatrici Cesoie Cesoie meccaniche Cesoie oleodinamiche Prestazioni La scelta Punzonatrici-roditrici Punzonatrice idraulica multipressa con cesoia incorporata Punzonatrici per coil Alimentatore 652 XXXVI

11 Indice Punzonatura mobile Punzonatura fissa Produttività e aree di applicazione Conclusioni Pannellatrici automatiche Pannellatrici con lame a movimento interpolato Vincoli dimensionali dei pezzi lavorabili Lunghezza massima di piega Spessore massimo Altezza massima del lembo piegato Vincoli introdotti da forma e composizione della lunghezza del premilamiera Vincoli relativi alla movimentazione Vincoli relativi al riferimento del pezzo Composizione dell utensile Lame Manipolatore Bombatura (precarico) Lame ausiliarie Utensili speciali Opzione per il taglio dei profili Connessioni Linee integrate di punzonatura, cesoiatura e pannellatura Calandre Scelta della macchina Controllo numerico Apparecchiature periferiche per calandre Tavole di alimentazione Caricatore Supporto laterale per la virola Supporto verticale per la virola Espulsore Evoluzione dell automazione nella curvatura delle lamiere La calandra più grande del mondo Bordatrici per fondi bombati Criteri di confronto e scelta delle bordatrici Dimensioni e forma del fondo Materiale del fondo Foro centrale Automazione Accessori Rifilatrici e aggraffatrici per bordi La rifilatrice Criteri di scelta della macchina Curvatrici per profilati 689 XXXVII

12 Manuale di lavorazione della lamiera Caratteristiche tecniche fondamentali Rulli Sistemi di controllo Sistemi particolari di curvatura Evoluzione dell automazione nella curvatura di profilati Profilatrici a rulli Rulli componibili Automazione spinta Macchine per imbutitura al tornio Macchine per taglio e saldatura laser Generalità Sistema di generazione del fascio Sorgenti laser Caratteristiche del fascio Sorgenti industriali più comuni Sistemi di trasporto e focalizzazione del fascio Sistema di movimentazione Macchine per taglio al plasma: criteri di scelta 714 Bibliografia 716 Capitolo 9 - manufatti di lamiera: finitura Trattamenti superficiali Sgrassaggio Decapaggio Zincatura Verniciatura Smaltatura Trattamenti galvanici Trattamento termico di manufatti di lamiera Ricottura di distensione Ricottura di ricristallizzazione Distensione dopo saldatura 760 Bibliografia 761 Capitolo 10 - manufatti di lamiera: un sistema per la gestione della qualità La norma UNI EN ISO 9001 e la serie UNI EN ISO Requisiti generali Requisiti generali relativi alla documentazione 764 XXXVIII

13 Indice Impegno della Direzione Attenzione al cliente Politica per la qualità Pianificazione Obiettivi per la qualità Pianificazione per la qualità Responsabilità, autorità e comunicazione Comunicazioni interne all organizzazione Riesame da parte della Direzione Gestione delle risorse Le infrastrutture L ambiente di lavoro Pianificare la realizzazione del prodotto Processi relativi al cliente Progettazione e sviluppo La gestione del processo di approvvigionamento Produzione ed erogazione di servizi Controllo delle attività di produzione e di erogazione di servizi Misurazioni, analisi e miglioramento 784 Capitolo 11 - L AUTOMAZIONE NELLA LAVORAZIONE DELLA LAMIERA Criteri per la scelta del tipo e del livello di automazione Costo per unità di prodotto Componenti principali per l automazione nella lavorazione della lamiera Transfer Descrizione dei cicli di lavoro Descrizione delle utenze 819 Esclusione automazione 819 Computer centrale di linea 819 Controllo presa pezzi del transfer 820 Predisposizione elettrovalvole pneumatiche apertura/chiusura pinze 820 Diagnostica Esempio di PC di linea su pressa transfer Esempi di cicli di funzionamento per transfer Simulatore transfer Transfer elettronici sincronizzati con la pressa ma con movimento asincrono delle barre Dimensionamento delle barre di un transfer elettronico Linee automatiche di lavorazione con presse in tandem Reti elettriche per linee automatiche con l utilizzo di feeder 849 XXXIX

14 Manuale di lavorazione della lamiera Feeder elettronici per presse singole Impianto automatico per pressa multistazioni nel settore automobilistico per particolari in alluminio Feeder a movimento ellittico (brevettato) Linea per la produzione di involucri frizioni auto e camion Tavole dinamiche di movimentazione stampi Sistema di visione artificiale I robot Piegatura Saldatura Verniciatura 868 Capitolo 12 - La sicurezza delle macchine per la lavorazione della lamiera Premessa Le disposizioni legislative Gli obblighi per gli utilizzatori di macchine I componenti di sicurezza Revisione EN Sicurezza Funzionale Campi di applicazione e scopi di entrambe le norme Breve descrizione EN ISO Breve descrizione EN Implementazione di misure di controllo secondo EN ISO o EN Conclusioni 890 Note 891 indice analitico 895 XL