Tecnologia Meccanica 2 Imbutitura e stampaggio lamiera

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1 L IMBUTITURA permette di passare da una lamiera di forma piana ad una di forma concava per effetto dell azione di un punzone che preme la lamiera verso un controstampo Il punzone trascina la lamiera all interno della matrice e la costringe ad assumere la sua stessa forma Comporta una deformazione più severa rispetto alla piegatura. Viene effettuata in stampi e richiede che il materiale di partenza abbia una geometria definita Stampaggio In molti casi la lamiera subisce più operazioni contemporaneamente o in rapida successione: si parla allora di stampaggio lamiere Lo stampaggio avviene tra due stampi che deformano la lamiera al di fuori del piano ed eventualmente la tranciano. Nello stampaggio la lamiera è costretta ad assumere la forma finale mediante un operazione di pressatura tra due stampi (stampo e controstampo) 1

2 Sheet Metal Forming: generalità Materiali più usati Industria meccanica Acciai al carbonio Settore automotive Accio inox, Acciaio al carbonio, acciai altoresistenziali, leghe di alluminio Settore aerospace Leghe di Alluminio e titanio Settore white goods e casalinghi Accio inox, Acciaio al carbonio Vantaggi I prodotti di imbutitura e stampaggio Alta produttività Svantaggi Forme limitate (no sottosquadri) Stampi costosi Prodotti Assialsimmetrici (conici o cilindrici) Non assialsimmetrici da stampi progressivi 2

3 Tailor-Welded Blanks Imbutitura 3

4 Stampaggio Stampaggio 4

5 Le geometrie ottenibili sono tutte le forme a coppa, anche non assialsimmetriche, con o senza flangia superiore Imbutitura: il Processo Nel caso semplice di realizzazione di un contenitore cilindrico da un disco di lamiera, la trasformazione geometrica richiede che il materiale costituente i triangoli tratteggiati venga eliminato per ottenere le pareti verticali del prodotto finale IMBUTITURA: Il premilamiera Durante l operazione, il margine della lamiera viene premuto da un apposito premilamiera: esso controlla la deformazione e lo scorrimento della lamiera verso l interno della matrice impedendo il formarsi di grinze, grazie anche ad un idonea lubrificazione La pressione esercitata dal premilamiera deve: non essere troppo bassa per evitare la formazione di grinze non essere eccessiva da portare a rottura la lamiera p 5

6 Al contrario della deformazione massiva (forgiatura, estrusione, ecc.) gli sforzi sono prevalentemente di trazione include processi elementari di piegatura e stiratura mono o biassiale la deformazione raramente interessa tutto il pezzo, ma solo zone limitate di esso Per studiare le deformazioni si può utilizzare la visioplasticità Sulla lamiera piana vengono tracciati un pattern di cerchi e si osserva la deformazione subita del cerchio dopo l imbutitura. In generale diventerà un ellisse e si possono misurare gli assi principali, determinando le deformazioni principali ε 1 e ε 2. ε 1 0 6

7 rappresentazione della storia di deformazione Storia di deformazione di un volume elementare Dominio Piano cartesiano formato dalle 2 deformazioni principali del piano della lamiera La terza (spessore) si ottiene per la costanza del volume se i carichi sono proporzionali, cioè il rapporto tra σ 1, σ 2 e σ 3 è costante, la storia di deformazione è lineare Major strain Strain path lineare ε max, e max frattura Minor strain ε min, e min Valori logaritmici o ingegneristici rappresentazione della storia di deformazione trazione-trazione e max e min 7

8 rappresentazione della storia di deformazione trazione-compressione e max rappresentazione della storia di deformazione Limiti della rappresentazione Ha senso solo se la deformazione è pressochè costante lungo lo spessore Spessori sottili Raggi di piegatura ampi Non è rappresentativa di ciò che avviene durante i processi di piegatura Major strain e max, e max frattura Minor strain e min, e min 8

9 flangia parete 9