Lo stampaggio delle lamiere

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1 L stampaggi delle lamiere Ntevle imprtanza riveste il cmprtament di un metall durante l stampaggi: le mderne cnscenze sulla struttura atmica dei metalli hann pst tale tecnlgia su basi più scientifiche e men empiriche di S.S. Hecker e A.K. Ghsh hi visitasse una fabbrica dve vengn realizzati, cn presse rapide di stampaggi, pezzi identici da lamiere metalliche grezze ptrebbe pensare di assistere a una tecnlgia avanzata in azine. In effetti l stampaggi delle lamiere è più che un'arte avanzata: per quest prcess l'industria fa un grande assegnament sul giudizi e sull'esperienza di mastri specializzati. Sl di recente i prgressi nell'analisi e nella cnscenza della struttura atmica dei metalli hann incminciat a integrare l'arte cn la scienza, pnend la tecnlgia su una base più slida e indicand la via per ttenere, a csti inferiri, una miglire esecuzine delle migliaia di parti metalliche fabbricate qutidianamente per la prduzine di grande serie. Quantunque le lamiere metalliche si sian lavrate da migliaia di anni per la prduzine di mnete, utensili e ggetti d'arte, è sl da un secl che il prcess è stat meccanizzat e che ha incminciat ad avvicinarsi alle linee di stampaggi dierne. La meccanizzazine dell stampaggi di lamiere è stata a sua vlta un pass di enrme imprtanza vers la prduzine di serie. ggi la lavrazine delle lamiere metalliche riguarda la vita di ciascun di ni piché le macchine di stampaggi prducn una grande varietà di pezzi che vann dagli cchielli per scarpe ai paraurti per autmbili. Tale industria è una delle cmpnenti più imprtanti nell'ecnmia di tutte le mderne nazini industrializzate. All'inizi del XVI secl un inventre francese, che negli annali della metallurgia viene menzinat sl cme Bruiler, sviluppò una tecnica per ttenere laminati di spessre unifrme. Questa invenzine rese pssibile la cstruzine di parti mediante l stampaggi di pezzi lisci di metall fra un stamp e una matrice. innstante il ferr e l'acciai cntinuarn per 300 anni a essere prevalentemente mdellati mediante laminatura, fucinatura, fusine e imbutitura perché le presse impiegate per stampare le parti venivan azinate a man fin a quand, intrn al 1800, gli ingegneri tedeschi Ludwig Keserstein e Jhann Luber svilupparn la prima pressa idraulica. Quand nel 1850 l'inventre american Elisha Rt presentò la prima pressa a caduta azinata mediante un cinematism, si aprì la strada a una rivluzine delle tecniche manifatturiere. L'estendersi della prduzine di serie, nella secnda metà del XIX secl, fu un stiml imprtante per l svilupp della lavrazine di lamiere che, a sua vlta, rese pssibile la prduzine di serie. I pezzi realizzati in lamiera ffrivan numersi vantaggi rispett a quelli fucinati di fusine, fra i quali minr pes, maggire intercambiabilità e minr cst. Intrn al 1850 l stampaggi di lamiere di ferr di acciai zincat, cn cui prdurre recipienti per generi alimentari, dette lug alla creazine dell'industria di lavrazine delle lamiere metalliche cme è cnsciuta ggigirn. Sebbene nel 1900 l stampaggi del metall fsse già largamente diffus, l svilupp principale si verificò quand l'industria autmbilistica assunse la caratteristica della prduzine di serie. Un altr impuls fu dat dalla rapida espansine, dp la prima guerra mndiale, dagli elettrdmestici, per esempi aspiraplvere, lavatrici, frigriferi e tstapane. Tutti questi sviluppi prvcarn una grande richiesta di lamiere metalliche. Il fabbisgn veniva sddisfatt cn l'acciai a bass tenre di carbni che ffriva i vantaggi di un spessre unifrme e di una buna finitura superficiale, ltre al bass cst. Quest'acciai divenne ben prest la lamiera di us universale, rul che mantiene tuttra. T stampaggi nn è affatt il sl metd per realizzare pezzi da una lamiera, ma è quell ecnmicamente più imprtante e quindi quest'articl sarà incentrat su di ess. Nel sistema più usuale di stampaggi un pezz di metall grezz precedentemente tagliat assume la frma vluta in una pressa meccanica fra una serie di stampi e di matrici che sn stati mdellati cn cura per prdurre il pezz desiderat. Il prcess cmincia cn un'perazine di tranciatura cn la quale la lamiera avvlta in bbine (che pssn raggiungere il pes di 30 tnnellate) viene autmaticamente svlta e tagliata nella dimensine adatta mediante matrici trancianti. Di slit la dimensine apprpriata è leggermente superire a quella del pezz finit per pter disprre di brdi da tenere saldamente durante l stampaggi della lamiera grezza e che vengn pi asprtati. Nel cas di stampaggi di pezzi di grandi dimensini la perdita di lamiera per la presenza dei brdi può raggiungere il 30 per cent e il metall asprtat può essere vendut sl cme rttame per una frazine del su cst. La fase successiva è abitualmente la brdatura flangiatura che cnsiste essenzialmente in un'perazine di piegatura. Di slit è necessaria una flangia se il pezz è prgettat per essere unit a un altr, cme nel cas del paraurti che viene fissat alla carrzzeria dell'autmbile. Dp la brdatura il pezz può essere stampat una secnda vlta in una serie di matrici differenti: questa fase si rende talvlta necessaria per rendere netti i brdi e gli angli che nella fase precedente nn hann raggiunt le dimensini specificate. Un tipic impiant di stampaggi impiega mlteplici presse e matrici. La frza può essere applicata alla pressa cn un sistema idraulic meccanic: quest secnd è generalmente preferit perché più rapid. Le presse a dppi effett sn le più cmuni: esse cmprendn il Tht di due slitte, una per il premilamiera e una per l stamp principale. La mderna linea di stampaggi è mlt del tutt autmatizzata, cn cinematismi Depsit di bbine di lamiera metallica da stampaggi per parti di autmbili in un stabiliment della enerai Mtrs rpratin. Il metall è acciai a bass tenre di carbni. Le bbine vengn trasprtate nella sala di stampaggi adiacente (ftgrafia in bass), dve sn svlte e tagliate in elementi di dimensini apprpriate, che alimentan grsse presse per l stampaggi dei vari pezzi. Questa pressa di stampaggi frma il pannell di una prtiera nella mente dp che l'peratre ha pst il ferr sui rulli che l trasprtafabbrica della enerai Mtrs. Il metall viene spstat autmatica- n stt la pressa. Le macchine a destra stampan altre parti

2 per l'alimentazine e il trasferiment dei pezzi, distributri del lubrificante sincrnizzati cn il mt della pressa, sistemi di trasprtatri basati su dispsitivi magnetici a depressine, ftcellule che avvian il sistema di cmand e un sistema di cntrll che funzina senza arrestare la linea di prduzine per la rimzine di un pezz. me risultat pssn essere raggiunti ritmi di prduzine estremamente elevati (per esempi scatle per filtri dell'li al girn da un sl impiant). Le linee autmatiche di stampaggi eran in esercizi mlt prima che venisse cmpres quale tip di defrmazine si verifica in un pezz di metall durante l'perazine. La cnscenza di quest fenmen è recentissima. I prcessi implicati sn l'imbutitura e (di slit) l stirament e si pssn seguire immaginand una pressa che sta per stampare una lamiera grezza. Spra il semilavrat si trvan la slitta principale che prta l stamp e il premilamiera che pressa vers il bass i brdi dell'element grezz, stt il quale è psta la matrice principale. La prima azine della pressa è di spingere in bass il premilamiera che in tal md tiene ferm il materiale grezz ai La ftgrafia mstra un pezz stampat cme esce dalla pressa. Si tratta del pannell laterale psterire sinistr di un'autmbile. La superficie al centr stt l'arc, che si trverebbe spra la ruta, sarà pi rimssa in un'perazine di rifilatura, analgamente a quant verrà fatt per gran parte del materiale intrn ai brdi e all'estremità a destra, ve sarann sistemate le luci psteriri. Il materiale ai brdi è servit per serrare il materiale grezz nella pressa durante l brdi. n la secnda azine viene spinta in bass la slitta principale cn l stamp. Il metall aderisce all stamp mentre quest entra nella cavità della matrice. In sstanza il metall viene stirat tirat all'intern della cavità. Il semilavrat, piché è frzat a cntrarsi secnd la circnferenza mentre viene stirat radialmente vers l'intern, tende a defrmarsi a crrugarsi. Una defrmazine apprpriata nel metall che cmpensi questa tendenza si ttiene inclinand il grupp stamp e matrice, applicand una frte pressine cn il premilamiera (e. talvlta) dispnend particlari nervature dette rmpigrinze sulla superficie della matrice stt il premilamiera. Su una matrice pssn esservi parecchie di queste nervature di frma cilindrica, aventi diametri cmpresi fra 12 e 20 millimetri, che cntrllan la defrmazine del metall cstringend la lamiera a curvarsi e a raddrizzarsi mentre passa spra le nervature prima di entrare nella cavità della matrice. Salv nel cas di particlari stampati di frma semplicissima, le parti di metall grezz nn vengn sl imbutite, ma anche stirate quand l stamp pressa il semilavrat nella cavità della matrice. L stirament è definit cme un'estensine della superficie della lamiera in tutte le direzini. I requisiti richiesti al materiale differiscn cnsiderevlmente per l'imbutitura e per l stirament. Il prgress vers la cnscenza dell'influenza che le prprietà del materiale hann sulla defrmazine del metall è stat ttenut sprattutt attravers prve di labratri riguardanti l'imbutitura e l stirament separatamente. iò che succede durante l'imbutitura può essere chiarit descrivend la realizzazine di una cppa cilindrica a fnd piatt (si veda l'illustrazine in bass nella pagina a frnte). Tale prcess è spess chiamat imbutitura prfnda. Nell'imbutitura prfnda la maggir parte della defrmazine si verifica nella flangia e sl una minima frazine nella lamiera che è a cntatt cn l stamp. Il prcess determina piccle variazini nell spessre finale nella superficie. La cntrazine circnferenziale della flangia prvca crrugazine se nn viene applicata una pressine sufficiente sul premilamiera. Il caric necessari per defrmare la flangia viene trasmess dal fnd della cppa tramite la parete della cppa stessa. Se quest supera la sllecitazine tllerabile dal metall, quest stampaggi. Il raggrinziment e le ndulazini sn stati prdtti durante l'imbutitura del metall nell'perazine di stampaggi. Nell'angl stampat spra la zna della ruta è a mala pena visibile un rettangl scur, cstituit da una griglia di circli impressi sulla lamiera grezza per studiare le defrmazini che si verifican durante il prcess. A pagina 102 sn riprtate due ftgrafie che mstran cme il metd della griglia di circli rivela i dettagli della defrmazine. si rmpe in prssimità del fnd della cppa. Per una buna imbutitura è quindi necessari un materiale che resista all'assttigliament della parete della cppa. In altre parle, il materiale dvrebbe essere men resistente (in" md da defrmarsi più facilmente) nel pian del semilavrat che nn nell spessre: questa differenza direzinale di resistenza è chiamata anistrpia plastica. Tale prprietà è facilmente misurabile cn un semplice esperiment di labratri. Dalla lamiera viene tagliata e pi stirata una striscia lunga e sttile. L'anistrpia plastica viene determinata cnfrntand le cntrazini della lamiera nella larghezza e nell spessre. Se la larghezza si cntrae più dell spessre, il metall resisterà all'assttigliament durante l'imbutitura, cnsentend imbutiture più prfnde. L'anistrpia plastica si sviluppa durante la lavrazine iniziale, per esempi la laminazine, ed è causata dalla natura cristallina dei metalli. Un metall è cmpst da innumerevli piccli grani cristalli, tutti legati fra lr e diversamente rientati. In gni gran cristallin gli atmi sn dispsti in un reticl tridimensinale estremamente reglare. La cristallinità è il risultat del particlare legame atmic dei metalli che favrisce strutture a elevata simmetria e ad alta cmpattezza. Le strutture cristalline ad alta cmpattezza resistn energicamente alle frze che tendn a variare il lr vlume, ma pssn tagliarsi facilmente e cambiare la frma quand gli strati di atmi scrrn un sull'altr. Tali strati scrrn cn maggire facilità lung piani cristallini mlt cmpatti, in direzini ad alta cmpattezza. Le strutture cristalline semplici hann un elevat grad di simmetria e quindi mlti piani e direzidni cmpatti cn cnseguente facile scrriment plastic. L scrriment è facilitat dalle imperfezini cristalline chiamate dislcazini, che sn piccle deviazini dalla dispsizine reglare degli atmi nel gran, le quali cnsentn agli atmi stessi di scrrere a piccli passi invece che a intere file per vlta. In realtà il mviment della dislcazine è il sl mviment che cnsente l scrriment. Nella struttura cristallina semplice di mlti metalli tali dislcazini sn facilmente inseribili: esse si muvn liberamente e si mltiplican senza difficltà durante la defrmazine e quindi spiegan l'elevata duttilità di tali metalli. Durante l'enrme riduzine (che può raggiungere anche rapprti di 1000 a 1) che si verifica nella laminazine dei lingtti d'acciai per ttenere le lamiere per le carrzzerie delle autmbili, i singli grani del metall si allinean secnd alcune direzini preferenziali. Le prprietà dei cristalli varian cn la direzine a causa delle reglarità direzinali cn cui sn dispsti i lr atmi e quindi le prprietà di massa della lamiera assumn una direzinalità analga. Per la mi- 8 SLITTA PRINIPALE STAMP MATRI MII1~ RMPIGRINZE In questa figura è rappresentata una pressa meccanica a dppi effett, Il dppi effett richiede il mviment di due slitte: la slitta principale che prta l stamp, matrice superire, e la slitta che cstituisce il premilamiere. n il prim mviment la pressa spinge vers il bass il premilamiere, che pressa la lamiera intrn ai brdi. n il mviment successiv la pressa spinge vers il bass la slitta principale stampand csì il pezz (in clre) fra l stamp e la matrice inferire. Il rmpigrinze aiuta a cntrllare l scrriment del metall facendl curvare e pi raddrizzare mentre viene tirat nella cavità situata fra matrice e stamp. L'illustrazine mstra l'perazine di imbutitura, un dei due mdi principali di dare frma al metall mediante stampaggi; qui viene stampata mediante imbutitura prfnda una cppa cilindrica. Il grezz di frma circlare è imbutit nella matrice a frma di cppa mediante un stamp a testa piatta. Le pareti spprtan la maggir parte del caric e tendn a subire un assttigliament. Pertant per l'imbutitura è necessari un materiale resistente all'assttigliament

3 a H Le strutture cristalline più cmuni nei metalli sn quelle qui rappresentate: reticl cubic a facce centrate (a) cn un atm in gni angl e un al centr di gni faccia del cub; reticl cubic a crp centrat (b) cn un atm in gni angl e un al centr del cub e infine, reticl esagnale cmpatt (c). La struttura cristallina influenza la capacità del cristall a cambiare frma mediante il mec- PIAN DI SRRIMENT SLLEITAZINE DI TAGLI SLLEITAZINE DI TAGLI > In questa illustrazine è mstrat il rul assunt dalle dislcazini nel meccanism dell scrriment. La dislcazine illustrata è un semipian aggiuntiv di atmi (in clre scur) nel reticl cristallin. La defrmazine avviene mediante tagli lung un pian di scrriment che è perpendiclare al semipian aggiuntiv di atmi. Se la canism dell scrriment, che cnsiste nel cambiament di psizine degli atmi; essa rappresenta quindi un fattre di ntevle imprtanza nella scelta del metall adatt per il prcess di stampaggi. L scrriment si verifica più facilmente lung i piani di maggire densità atmica (in clre) e nelle direzini di maggire densità (frecce). Anche i piani equivalenti cnsentn un facile scrriment. sllecitazine di tagli viene applicata nella direzine indicata dalle frecce in alt e in bass, gli atmi vengn spstati cn un mviment che assmiglia all scrriment di una piega in un tappet, dand lug a un cambiament di frma del cristall, cme suggerit in quest schema dal semipian di atmi rappresentat in clre tenue. glire resistenza alla riduzine di spessre, e perciò per la miglire capacità di essere imbutita, una lamiera dvrebbe avere il maggir numer pssibile di cristalli allineati in md che la direzine nella quale essi sn più resistenti sia parallela all spessre del materiale. Nei cristalli a simmetria cubica, frequente nei metalli, questa direzine è lung la diagnale interna del cub. In metalli cme l'acciai, che ha un reticl cristallin cubic a crp centrat (un atm in gni angl e un al centr del cub), l'allineament preferit dei cristalli può essere ttenut abbastanza facilmente. In metalli cme l'ttne, il rame e l'allumini, che hann un reticl cubic a facce centrate (un atm in gni angl e un al centr di gni lat del cub), l'allineament si ttiene difficilmente a causa delle numerse direzini secnd le quali i cristalli pssn scrrere durante la defrmazine. Nei metalli cn strutture cristalline differenti le direzini di scrriment sn assai limitate e csì la pssibilità di ttenere la direzinalità esiste, quantunque nn dia necessariamente lug a un allineament favrevle. Per esempi tant il titani quant l zinc hann strutture cristalline esagnali ad alta cmpattezza, ma nel titani l'allineament è favrevle a una imbutitura prfnda, mentre nell zinc ciò nn si verifica. L'imprtanza dell'anistrpia plastica nell'imbutitura prfnda è stata individuata sl 15 anni fa; prima di allra questa caratteristica era cnsiderata indesiderabile e un metall nn defrmabile nella stessa misura in tutte le direzini era ritenut difficile da lavrare. I prduttri d'acciai hann fatt imprtanti prgressi nell svilupp di acciai da imbutitura prfnda e anche i fabbricanti di titani hann tratt prfitt dall'anistrpia. munque i metalli cn reticl cubic a facce centrate hann un cmprtament scadente nelle perazini di imbutitura. urante l stirament tutte le sllecitazini sn di trazine al cntrari di D quant avviene durante l'imbutitura, nn essend presente nessuna azine cmpensativa di cmpressine. Per essere stirabile cn facilità un metall deve presentare sprattutt la prprietà di diventare più resistente durante la sllecitazine la defrmazine. È quest prcess di induriment intrinsec, cnsciut cme incrudiment, che rende prgressivamente più difficile piegare un fil dp piegature ripetute (finché naturalmente il fil nn si spezza). L'incrudiment aiuta a impedire che la sllecitazine si lcalizzi facilitand il trasferiment della defrmazine vers zne men defrmate. Il prcess facilita quindi una defrmazine più unifrme. L'incrudiment dei metalli si dimstra cn una prva di trazine. Una lunga striscia di metall viene sttpsta a trazine mentre vengn misurati e registrati la sllecitazine e il cnseguente allungament. Il caric necessari per UJ Ui Lu 80 -J a_ (7) 2 cr u_ LU DEFRMAZINE SENDARIA (PER ENT) AIAI A TENRE DI BASS ARBNI TTNE AIAI AD ALTA RESISTENZA LEGA DI ALLUMINI Il diagramma del limite di stampaggi, ttenut mediante prve di defrmazine dei metalli, indica se un metall può essere frmat senza rischi di rtture. La banda clrata è relativa all'acciai; nel cas di defrmazine nella zna sttstante la banda, l'acciai può essere sttpst a stampaggi senza incnvenienti, mentre nella zna superire le defrmazini pssn prdurre cn mlta prbabilità rtture durante l stampaggi. Le curve relative, ad altri metalli sn state stabilite sperimentalmente cn minre sicurezza che nn per l'acciai. allungare il metall cntinua ad aumentare anche dp il punt in cui incmincia la defrmazine permanente. Quant maggire è l'increment del caric cn l'allungament, tant maggire è l'incrudiment. Man man che prcede l stirament, il metall diventa sempre più sttile e perde quindi la sua capacità di prtare un caric. Quest indebliment gemetric cntrasta cn l'incrudiment e alla fine prevale su di ess: nel punt in cui le due azini sn in equilibri, il caric raggiunge il valre massim. In seguit la defrmazine diventa instabile perché cntinua anche cn carichi sempre decrescenti, cncentrandsi gradualmente intrn a un punt deble del materiale; quest prcess è chiamat strizine diffusa. Alla fine la defrmazine si lcalizza ttalmente in una strzzatura e il metall si rmpe. Quand incmincia la strizine diffusa si verifica anche un gradiente nella velcità di defrmazine in tutta la lunghezza della prvetta. La resistenza di mlti metalli è sensibile alla velcità di defrmazine. Durante la strizine un metall che indurisce quand aumenta tale velcità («induriment per velcità di defrmazine»), resiste alla lcalizzazine della defrmazine e ritarda l'inizi della strizine lcalizzata. Tant l'incrudiment quant l'induriment per velcità di defrmazine sn influenzati dalla temperatura a cui avviene il prcess. Quand una lamiera metallica vie, ne pressata fra un stamp e una matrice, i gradienti e la velcità di - defrmazine aumentan rapidamente a causa della cmplessità gemetrica della frma e dell'attrit prdtt dal cntatt fra il metall e l stamp. Sia l'incrudiment, sia l'induriment per velcità di defrmazine sn quindi essenziali per favrire una defrmazine unifrme. L'incrudiment e l'induriment per velcità di defrmazine pssn essere spiegati esaminand il cmprtament degli atmi durante la defrmazine. Una variazine di frma richiede un scrriment fra i cristalli del metall, scrriment che è cnseguente al mviment delle dislcazini. L'induriment dipende dalla resistenza che le dislcazini incntran scrrend nel cristall. La resistenza è dvuta a stacli cme brdi dei cristalli, atmi estranei e difetti nella dispsizine degli atmi nel cristall. L'entità della resistenza dipende invece dal tip di struttura cristallina. Nell'ttne, nel brnz e in alcuni acciai inssidabili, per esempi, i difetti di accresciment si estendn su distanze equiva

4 lenti a mlti diametri atmici; questi difetti pssn quindi cstituire dei grssi stacli tant che il metall resiste all scrriment incrciat delle dislcazini da un pian di scrriment a un altr. Di cnseguenza le dislcazini inizian ad accumularsi secnd delle distribuzini bidimensinali in md analg a delle autmbili a un semafr; il lr accumul cntinuat prta a un rapid induriment. All'altra estremità della scala degli indurimenti l'allumini e il ferr presentan una facilità di scrriment incrciat e quindi induriscn più lentamente. In un cristall gli stacli pssn creare alterazini lcali estese. Se l'alterazine è estesa (ciè superire a dieci diametri atmici), per esempi grsse particelle estranee dislcazini accumulate su piani di scrriment paralleli nell'ttne, la velcità di defrmazine nn ha influenza sull scrriment plastic sull'induriment. Se l'alterazine è lcale, per esempi una discntinuità dvuta ad atmi estranei ad altre dislcazini single, le vibrazini termiche degli atmi nel reticl cristallin pssn facilitare l scrriment plastic. Se la velcità di defrmazine è elevata tale facilitazine è di scarsa imprtanza e il risultat è un induriment maggire di quell che si verifica a velcità minri. L'imprtanza che questi prcessi micrscpici di incrudiment e di induriment per velcità di defrmazine hann nei riguardi dell'unifrmità di defrmazine su vasta scala viene valutata nel md miglire in labratri cn una prva di stirament per stampaggi. Su una lamiera grezza viene tracciata una griglia di circli di piccl diametr che frnisce il mezz per misurare la defrmazine. La lamiera è pi stretta rigidamente al fine di evitare qualsiasi imbutitura ai brdi e defrmata spra un stamp semisferic nn lubrificat in acciai. Un materiale cn buna stirabilità presenta una defrmazine unifrme sull stamp. Nell stirament un altr fattre imprtante è la defrmazine ttale che il materiale subisce prima della rttura della lacerazine. Stuart P. Keeler della Natinal Steel rpratin e Grtn M. Gdwin della hrysler rpratin hann espress tale cncett in un diagramma empiric del limite di stampaggi. Eseguend mlti esperimenti di labratri ed esaminand centinaia di pezzi stampati della linea di prduzine, trvarn che il diagramma degli acciai a bass tenre di carbni presenta un'unica banda di rttura. La banda è determinata riprtand in un diagramma la massima defrmazine superficiale nella lamiera (la defrmazine principale) rispett a quella in direzine perpendiclare (quella secndaria). La banda di rttura separa le cmbinazini di defrmazini accettabili (al di stt della banda) da quelle che causan rtture (al di spra della banda). Tali curve pssn ggi essere determinate mediante misure eseguite cn prve di stirament per stampaggi. I diagrammi del limite di stampaggi hann frnit per la maggir parte di tali perazini ttime previsini ; di rttura e sn diventati utilissimi per prevedere la stirabilità (si veda l'illustrazine a pagina 99). La miglir misura della stirabilità è data dalla massima altezza raggiunta dalla cppa semisferica a dum prima della rttura, durante la prva di stirament per stampaggi. La misura indica nell stess temp l'unifrmità della defrmazine e la defrmazine in crrispndenza della rttura riveland inltre la superirità dell'ttne (elevat incrudiment) e dell'acciai (incrudiment e induriment per velcità di defrmazine mderatamente elevati) e la scadente prestazine di alcune leghe di allumini (incrudiment mderat, ma induriment per velcità di defrmazine attenuat). Nell stampaggi un fattre imprtante, ltre alle prprietà del materiale, è la lubrificazine. Sebbene i meccanismi della lubrificazine nell stampaggi delle lamiere metalliche sian pc nti, i sui favrevli effetti sn ben dcumentati. La lubrificazine favrisce sempre una più unifrme distribuzine della sllecitazine e in effetti è spess più efficace di un miglirament delle prprietà del materiale. Le perazini di piegatura sn una parte integrante di tutti gli stampaggi cmplessi. Nella piegatura, al cntrari di quant avviene nella maggir parte delle perazini di stirament, si verifica un frte gradiente di sllecitazine su tutt l spessre del materiale. Sulla faccia esterna della piegatura la sllecitazine è di tensine, in quella interna è di cmpressine di tensine di valre ridtt. L'entità della sllecitazine di tensine dipende dal raggi, dall'angl e dalla lunghezza della piegatura. La rttura si verifica sulla faccia più sllecitata per assttigliament e frattura. L'incrudiment, l'induriment per velcità di defrmazine e la defrmazine a rttura sn fattri imprtanti dell'idneità di un metall alla piegatura. PEZZ GREZZ RIHE DELLE FIBRE ESTERNE STAMP bí" Il secnd md principale di dare frma alle lamiere metalliche mediante stampaggi è l stirament, illustrat qui in una prva impiegata in labratri per stabilire la defrmazine subita da un pezz di lamiera durante l stirament per stampaggi. Un pezz di metall grezz (in clre) viene serrat frtemente ai brdi e quindi stirat spra un stamp semisferic. Il canale nella matrice superire cme pure la nervatura in quella inferire assicuran che nel metall nn vi sia imbutitura in md che la prva cnsenta di accertare esclusivamente I stirament. IREZINE DI LAMINAZINE DIREZINE DI LAMINAZINE L'allungament stt caric viene prvat sttpnend a trazine un pezz di lamiera metallica. Il punt ve la curva in clre piega a destra è il punt di snervament, a partire dal quale la frma del metall cambia in md permanente. ltre tale punt il metall cntinua a indurire man man che si allunga ed è quindi in grad di spprtare carichi crescenti. Tale induriment intrinsec, denminat incrudiment, bilancia la ridtta capacità del metall di spprtare 100 ALLUNGAMENT --> carichi a causa dell'assttigliament. In crrispndenza del caric massim (picc della curva) i due effetti si cmpensan e inizia il prcess di lcalizzazine della defrmazine, che alla fine prta alla rttura. L'aspett del metall in relazine alle varie fasi della prva è illustrat spra la curva. Nel punt di massim caric cmincia a presentarsi una strizine diffusa; in prssimità del punt di rttura la strizine è cncentrata nella zna in cui il metall si strappa. T a differenza più ntevle fra la piega- 1-- tura e l stirament è il rul delle impurità delle inclusini micrscpiche nn metalliche. Queste vengn incrprate nella massa metallica durante la slidificazine dei lingtti e nella laminazine a cald vengn allungate dand lug a «venature». Nella piegatura le venature prvcan rtture precci se sn rientate perpendiclarmente alla direzine di piegatura. Se invece il materiale viene piegat secnd una direzine parallela alle venature, mantiene la duttilità nrmale (si veda l'illustrazine qui a fianc). Questa differenza fra la piegabilità trasversale e quella lngitudinale nn è sempre rivelata nelle prve di trazine. Negli acciai ad alta resistenza e a bass tenre di elementi leganti di recente svilupp la frma delle inclusini viene cntrllata cn l'aggiunta, durante la clata, di tracce di una terra rara, per esempi di ceri. Il ceri si cmbina cn le inclusini di slfur di manganese, di slit presenti, rendendle resistenti alla tem- L'perazine di piegatura è spess parte integrante dell stampaggi delle lamiere metalliche, in particlare nell'esecuzine di flange che cnsentn il cllegament della parte stampata cn altre parti. Durante la piegatura le fibre della lamiera sul brd estern della piega sn sttpste a tensine e quelle interne a cmpressine. Le impurità intrdtte nel metall durante il prcess di fusine si allungan frmand «venature» quand il massell viene sttpst a laminazine. Durante la piegatura le venature pssn prvcare cricche nella lamiera se sn rientate in direzine perpendiclare alla direzine della piegatura (in alt). Se invece sn rientate parallelamente alla direzine di piegatura (in bass), la duttilità del metall resta nrmale. 101

5 .»010,. II.411,+411 Ili`eft ," *XV 1010,111». III k Mkfth "NtI Sk, eittni '7,004...dkita. ve. ey «ttelreimiles *:**:ittweatemv mrsve" 10. * les*net.* + *ate stt - w, Itstit r, In queste due ftgrafie è mstrat il metd della griglia di circli per la prva dell stampaggi. In alt è illustrat un pezz di acciai grezz sul quale è stata impressa una griglia di circli aventi un diametr di 2,5 millimetri; in bass I stess pezz dp l stampaggi in frma semisferica nell'apparecchiatura di labratri impiegata per la prva di stirament. L'alterazine dei circli dp l stampaggi rivela la cncentrazine e l'entità della defrmazine. peratura a cui viene laminat l'acciai. Di cnseguenza durante la laminazine del massell le inclusini nn si defrman, ma rimangn sferiche e quindi nn determinan caratteristiche indesiderabili alla piegatura trasversale. per mlti anni gli acciai a bass tenre di carbni hann sddisfatt quasi tutte le richieste per l stampaggi di lamiere metalliche. Questi acciai resistn bene alla defrmazine inerente all stampaggi, pssn essere prdtti cn un'pprtuna anistrpia plastica, una ntevle capacità di incrudiment e di induriment per velcità di defrmazine e un'alta curva del limite di stampaggi; vengn prdtti in enrmi quantità e a bass cst. Inltre l'acciai a bass tenre di carbni pssiede un'ttima rigidità e una buna resistenza di md che sddisfa a mlti requisiti strutturali, presentand anche una buna finitura superficiale. Tuttavia i recenti rientamenti dell'industria autmbilistica hann mess in riliev la cnvenienza di ridurre il pes del veicl per limitare il cnsum di carburante, impiegand nell stess temp materiali di elevata resistenza che pssan assrbire cn efficacia l'energia nelle cllisini. Di cnseguenza nelle cstruzini autmbilistiche sn stati intrdtti materiali, cme le leghe di allumini e gli acciai ad alta resistenza, che hann un rapprt resistenza-pes miglire di quell degli acciai cnvenzinali a bass tenre di carbni. Si tratta di materiali mlt più difficili da stampare e per essi manca l'esperienza di prduzine. La selezine del metalli adatti all stampaggi è stata ntevlmente facilitata dagli studi di labratri dei semplici prcessi prima descritti. Si è attualmente cmpres che la scelta delle apprpriate prve di labratri dipende dalla frma del pezz e dal metd di stampaggi. Qualra sia pssibile individuare il md critic di stampaggi, ciè accertare se la parte sarà sttpsta prevalentemente a imbutitura ppure a stirament, allra la scelta del materiale adatt risulta più facile. Il prblema principale nell studi a- nalitic dell stampaggi delle lamiere è di predire gli andamenti della defrmazine. Siccme la defrmazine avviene in vari mdi e in zne diverse, i calcli matematici basati su iptesi di stati semplificati di sllecitazine e su prprietà idealizzate dei materiali nn hann dat risultati accettabili. Almen per quant riguarda la predizine degli andamenti della defrmazine nell'imbutitura e nella stiratura semplici. simmetriche, è stat ttenut maggir success cn il metd dell'element finit per l'analisi della gllecitazine, nel quale la frma è suddivisa in mlti elementi di piccle dimensini, per ciascun dei quali vengn rislte le apprpriate equazini di analisi della sllecitazine. Un tale metd di affrntare il prblema è pssibile sl cn un mdern calclatre ad alta velcità. Ma anche sì le sluzini nel cas di frme e di carichi cmplessi nn sn in genere ttenibili. Quindi i prgressi relativi all stampaggi delle lamiere metalliche cntinuerann a essere parzialmente empirici. In quest cntest il metd della griglia di circli, già menzinat in relazine all stirament, si è dimstrat utile nell'analisi degli elementi stampati ttenuti in una linea di prduzine. Il metd venne intrdtt da Keeler in sstituzine dei quadrati da 25,4 millimetri (1 pllice) usati in precedenza. Un rapid prcess elettrchimic frma una griglia di circli (cn diametri di 2,5 5 millimetri) sulla lamiera grezza. Dp l stampaggi, i circli rivelan l'andament della defrmazine identificand per un cntrll le zne di frte defrmazine. In tali zne critiche una serie di circli può essere misurata e riprtata in diagramma per indicare la cncentrazine della defrmazine. I cambiamenti nelle variabili del prcess di stampaggi cme la lubrificazine, la pressine del premilamiera, i rmpigrinze, la dimensine e la frma del semilavrat pssn csì essere cntrllati per vedere se cntribuiscn realmente a miglirare la unifrmità di defrmazine. Nei casi particlarmente difficili si pssn misurare le defrmazini che si sn verificate durante le varie fasi di stampaggi per stabilire la lr successine. nscend l svlgiment di questa successine si può sperare di evitare indesiderabili cncentrazini di defrmazine. L'analisi mediante la griglia di circli serve anche, insieme cn il cncett della curva del limite di stampaggi, per determinare quant un particlare stampat può essere defrmat senza giungere reglarmente alla rttura. Essa è prezisa anche nella fase di preprduzine quand vengn apprtate le mdifiche definitive alla matrice e nella selezine del materiale. Il metd aiuta a determinare se la matrice, la lubrificazine e il materiale darann lug a un stampaggi sddisfacente. Inltre il cntrll del grad di defrmazine nel crs delle serie di prduzine indica se un materiale men plastic (e prbabilmente più ecnmic) ptrebbe dare risultati sddisfacenti. Di quand in quand si incntran difficltà dp una lunga serie di prduzini. L stampaggi di alcuni semilavrati-campine messi precedentemente da parte, indicherà se l'incnveniente è causat da usura della matrice, da lubrificazine difettsa da variazini nel materiale. Anche la ricerca degli incnvenienti è stata mlt perfezinata perché l'efficacia di qualsiasi cambiament apprtat nella linea di prduzine può essere cntrllata mediante l stampaggi di semilavrati cn grigliatura. L'analisi della griglia di circli ha sstituit la «sensazine» dell'perai specializzat per l'apprpriat scrriment del metall e il cncett del limite di stampaggi ha frnit un strument diagnstic per l'analisi delle rtture. Telescpi astrnmici elestrn La gamma elestrn cmprende una serie di strumenti da 13 a 35 cm di apertura: elestrn 5, elestrn 8 e elestrn 14. Questi strumenti pssn essere utilizzati sia per sservazini visuali che per ftgrafia astrnmica. Per maggiri dettagli richiedere il catalg a clri alla Rappresentante esclusiv per l'italia Prdtti GIANNI s.r.l. Via Mecenate 30/ Milan -Tel I telescpi elestrn sarann espsti dal 19 al 27 marz 1977 al VII Salne Internazinale ine Ft ttica e Audivisivi SIF 77 nel quartiere Fiera di Milan Pad.19. Si cncedn facilitazini ai sci dell'unine Astrfili Italiana