La deformazione plastica. La deformazione plastica. Lavorazioni per deformazione. Il processo di laminazione Estrusione e trafilatura.

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1 La deformazione plastica La deformazione plastica Lavorazioni per deformazione Il processo di laminazione Estrusione e trafilatura La formatura della lamiera Politecnico di Torino 1

2 Obiettivi della lezione Sapere riconoscere le più comuni tecnologie di deformazione per forgiatura Fornire un adeguata preparazione teorica e gestionale sulle tecnologie di stampaggio Sapere applicare le conoscenze acquisite in un caso reale 3 Bibliografia per la lezione Sistemi di Produzione A. Villa, G. Murari, D. Antonelli C.L.U.T. Editrice, 2004 capitolo 3 paragrafo 5 Tecnologia Meccanica e Studi di Fabbricazione Santochi, Giusti Casa Editrice Ambrosiana, 2000 capitolo 5 paragrafo Politecnico di Torino 2

3 La fucinatura Generalità dello stampaggio Esercizio: ciclo di stampaggio Politecnico di Torino 3

4 Processo discreto di deformazione plastica Produzione di greggi metallici in cui il materiale è deformato plasticamente grazie a forze di compressione esercitate da macchine utensili chiamate magli o presse 7 La fucinatura Lavorazione per deformazione plastica a caldo Uso di stampi aperti stampi piani in cui il pezzo si deforma nelle direzioni perpendicolari al moto dello stampo Politecnico di Torino 4

5 Processi di fucinatura Ricalcatura compressione del pezzo lungo il proprio asse 9 La ricalcatura Pinza Politecnico di Torino 5

6 La ricalcatura Incudine mobile 11 La ricalcatura Politecnico di Torino 6

7 Processi di fucinatura Ricalcatura Stiratura compressione o trazione sul pezzo in direzione opposta all asse 13 La stiratura Politecnico di Torino 7

8 La stiratura 15 Processi di fucinatura Ricalcatura Stiratura Piegatura utilizzo di stampi o rulli laminatori Politecnico di Torino 8

9 Processi di fucinatura Ricalcatura Stiratura Piegatura Punzonatura produzione di fori passanti o ciechi 17 Comportamento a deformazione Incurvamento delle fibre inizialmente verticali e parallele all asse del cilindro a causa dell attrito tra le superfici a contatto con lo stampo Politecnico di Torino 9

10 Comportamento a deformazione Incurvamento delle fibre inizialmente verticali e parallele all asse del cilindro a causa dell attrito tra le superfici a contatto con lo stampo Presenza di un effetto di imbottimento (barrelling) 19 Comportamento a deformazione Politecnico di Torino 10

11 L effetto di imbottimento 21 Zona morta Politecnico di Torino 11

12 La forza massima di stampaggio Pressione media su massello cilindrico di raggio R e altezza h: p m 2µ R Y 1 + 3h 23 La forza massima di stampaggio Pressione media su massello cilindrico di raggio R e altezza h: p m 2µ R Y 1 + 3h F R = p m A f Politecnico di Torino 12

13 La fucinatura Generalità sullo stampaggio Esercizio: ciclo di stampaggio Politecnico di Torino 13

14 Lo stampaggio in stampo chiuso Lavorazione a caldo o a freddo in cui il materiale si distribuisce secondo determinate direzioni e assume la forma imposta dalla cavità dello stampo 27 Prodotti per stampaggio a caldo Politecnico di Torino 14

15 Prodotti per stampaggio a caldo 29 Prodotti per stampaggio a caldo Politecnico di Torino 15

16 Prodotti per stampaggio a caldo 31 Lo stampaggio in stampo chiuso Lavorazione a caldo o a freddo in cui il materiale assume la forma imposta dalla cavità dello stampo Parametri dello stampaggio: entità della deformazione velocità di deformazione temperatura Politecnico di Torino 16

17 La ricristallizzazione È alla base del comportamento plastico ideale dei materiali a temperature elevate Quando si supera T ricristallizzazione la formazione di nuovi grani cristallini liberi da dislocazioni riduce l incrudimento del materiale 2 T ricristall izzazione T 3 fusione 33 Effetto della temperatura σ T ε Politecnico di Torino 17

18 Le camere scarta bava Le perdite per calo fuoco (ritiro e ossidazione) impongono la presenza di camere scarta bava: compensano l eccesso di massa previsto favoriscono il completo riempimento della cavità dello stampo 35 Le camere scarta bava Le perdite per calo fuoco (ritiro e ossidazione) impongono la presenza di camere scarta bava: compensano l eccesso di massa previsto favoriscono il completo riempimento della cavità dello stampo Le bave provocano un aumento della forza di stampaggio Politecnico di Torino 18

19 Le camere scarta bava b s 37 Grafico forza di stampaggio corsa stampo Forza stampaggio Chiusura completa stampo Riempimento cavità Inizio formazione bava Corsa stampo Politecnico di Torino 19

20 La fucinatura Generalità dello stampaggio Esercizio: ciclo di stampaggio Politecnico di Torino 20

21 Esercizio sullo stampaggio Un pezzo cilindrico di acciaio 4135 (Y = 954 MPa) è lungo 150 mm (h in ) e largo 100 mm (Φ in ) Questo pezzo è stampato ottenendo un altezza finale di 50 mm (h f ) a temperatura ambiente 41 Esercizio sullo stampaggio Φ in h in Φ f h f Politecnico di Torino 21

22 Esercizio sullo stampaggio Un pezzo cilindrico di acciaio 4135 (Y = 954 MPa) è lungo 150 mm (h in ) e largo 100 mm (Φ in ) Questo pezzo è stampato ottenendo un altezza finale di 50 mm (h f ) a temperatura ambiente Determinare la sequenza operativa di un ciclo di stampaggio 43 Sequenza operativa - ciclo di stampaggio Riscaldamento Sbozzatura - fucinatura Stampaggio Tranciatura delle bave Coniatura - calibratura Politecnico di Torino 22

23 Sequenza operativa - ciclo di stampaggio Riscaldamento si porta il grezzo di partenza a T fucinatura > T ricristallizzazione 45 Sequenza operativa - ciclo di stampaggio Riscaldamento Sbozzatura fucinatura deformazione preliminare del grezzo assente per pezzi semplici o di piccole dimensioni Politecnico di Torino 23

24 Sequenza operativa - ciclo di stampaggio Riscaldamento Sbozzatura fucinatura Stampaggio compressione del pezzo su magli o presse 47 Sequenza operativa - ciclo di stampaggio Riscaldamento Sbozzatura fucinatura Stampaggio Tranciatura delle bave asportazione del cordone di bava tramite pressa a seguire tranciatura e foratura Politecnico di Torino 24

25 Sequenza operativa - ciclo di stampaggio Riscaldamento Sbozzatura fucinatura Stampaggio Tranciatura delle bave Coniatura o calibratura per ottenere maggiore precisione dimensionale 49 Ciclo di stampaggio di un semialbero Scapolo iniziale di un semialbero motore: Politecnico di Torino 25

26 Ciclo di stampaggio di un semialbero Sbozzato del semialbero con bava intorno alla base del pezzo: 51 Ciclo di stampaggio di un semialbero Il semialbero dopo la sbavatura: Politecnico di Torino 26

27 Ciclo di stampaggio di un semialbero I due semialberi assemblati con la biella 53 Esercizio sullo stampaggio Un pezzo cilindrico di acciaio 4135 (Y = 954 MPa) è lungo 150 mm (h in ) e largo 100 mm (Φ in ) Questo pezzo è stampato ottenendo un altezza finale di 50 mm (h f ) a temperatura ambiente Determinare la sequenza operativa di un ciclo di stampaggio Calcolare la massima forza di stampaggio ammissibile per questo pezzo assumendo il coefficiente d attrito µ = 0, Politecnico di Torino 27

28 Calcolo del raggio del massello Si ricava il raggio del massello alla fine della lavorazione dalla relazione di costanza del volume: V in = V f π ( Φ ) 4 in 2 h in = π R 2 f h f R f = 106 mm 55 Calcolo della pressione media La pressione media per massello cilindrico di raggio R e altezza h: p m Y 2 µ R f 1 + 3hf p m 2 0, = 1224 MPa Politecnico di Torino 28

29 Calcolo della forza massima di stampaggio La forza massima di stampaggio sarà il prodotto tra la pressione media e l area della superficie di contatto a fine deformazione F R = p m A f F R 2 f 2 = p π R = 1224 π 106 = 4, 3 10 m 7 N 57 La fucinatura Generalità dello stampaggio Esercizio: ciclo di stampaggio Domande di riepilogo Politecnico di Torino 29

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