PROCESSI DI FORMATURA PLASTICA MASSIVA: TRAFILATURA

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1 PROCESSI DI FORMATURA PLASTICA MASSIVA: TRAFILATURA 1 TRAFILATURA Operazione con la quale si obbliga una barra a passare attraverso un foro di dimensione inferiore, ricavato in una piastra chiamata filiera, in modo che il materiale si allunghi a spese dell'area normale alla direzione di trafilatura 2 1

2 TRAFILATURA A seconda della sezione della barra di partenza si parla di: trafilatura di barre: sezione grande trafilatura di fili: sezione piccola Grezzi da trafilare: laminati, estrusi, trafilati Trafilatura eseguita anche sui tubi per ridurne sia il diametro che lo spessore e per conferire loro maggiore resistenza meccanica e migliore finitura Prodotti della trafilatura: barre fili metallici tubi 3 TRATTAMENTI PRELIMINARI Decapaggio: permette di eliminare dalla superficie lo strato di ossidi formatosi durante precedenti operazioni di laminazione o trattamenti termici di ricottura compiuto in bagno di acido solforico o di acido cloridrico: in luogo del decapaggio si può eseguire: scagliatura meccanica: realizzata facendo passare il filo fra rulli che lo piegano alternativamente in un senso e in quello opposto in modo da rompere lo strato di ossido Disossidazione: per via idraulica sottoponendo la vergella a getti di acqua in pressione mediante processi di induzione che sfruttano la diversa dilatazione termica dell'acciaio e dell'ossido mediante pallinatura con sferette di acciaio lanciante contro la vergella ad alta velocità 4 2

3 TRATTAMENTI PRELIMINARI Preparazione dell estremità del filo: estremità del filo assottigliata ed appuntirla per consentire l'ingresso del filo nella filiera procedimento compiuto a macchina (martellatrice) oppure chimicamente, mediante immersione in acido cloridrico diluito bollente Fosfatazione: immersione del filo in una soluzione acquosa di fosfati di Fe, Zn e Mn sulla superficie del filo si ancorano piccoli cristalli di fosfati che esplicano un'azione lubrificante 5 Lubrificazione TRATTAMENTI PRELIMINARI Necessaria per ridurre l'attrito e facilitare il passaggio del materiale nella filiera Può avvenire: a secco lubrificanti in polvere: predomina l'uso di sapone al Na e di saponi metallici come gli stearati di Ca ed Al grassi: si usano grassi organici o sintetici ad umido materiale immerso completamente in lubrificanti liquidi Nel caso di metalli ad alta resistenza come acciai si riveste il filo o la barra con metalli duttili (rame o stagno). Per il titanio si usano polimeri. 6 3

4 CARATTERISTICHE DELLE FILIERE Forma più comune della filiera: conica con tratto cilindrico calibrato 2α aumenta al diminuire della durezza del materiale e all'aumentare della riduzione di sezione acciai duri: 2α =2 14 alluminio: 2α 24 C Foro della filiera realizzato mediante foratura Fori con diametri piccoli elettroerosione 7 CARATTERISTICHE DELLE FILIERE Utensili per trafilare i fili divisi in quattro categorie: filiera inglese a più fori: in acciaio legato con 3 4% di Cr. per fili molto duri si giunge anche al 12 13% di Cr filiera tedesca a più fori: con di C per fili più sottili della precedente filiera viennese: in ghisa grigia con 3 3,5% C 1% Mn e 0,5% Si per fili molto fini filiere singole in acciaio al cromo per profili speciali, in metallo duro e in diamante per diametri tra 0.01 e 0.5 mm 8 4

5 CARATTERISTICHE DELLE FILIERE angolo del cono di ingresso dipende anche dal diametro del trafilato materiali utilizzati nella costruzione delle filiere: acciai con contenuto in C superiore a 1.1% fino al 2% e con contenuti variabili in Mn, Cr, V, W e Mo si usano filiere singole o a più fori: queste ultime hanno dimensioni rilevanti rifinitura finale dei canali eseguita con abrasivi o con rettificatrici per filiere 9 CARATTERISTICHE DELLE FILIERE 10 5

6 TRAFILATURA DEI FILI compiuta "in continuo" attraverso più filiere e con l'ausilio di diversi aspi rotanti Ciascun aspo (eccetto gli estremi) compie sia una funzione traente che una funzione svolgente: nella parte bassa si opera la trazione del filo per farlo uscire dalla filiera che precede l'aspo nella parte superiore un braccio rotante in senso inverso a quello dell'aspo provvede ad un regolare svolgimento del filo per il passaggio nella filiera successiva 11 TRAFILATURA DEI FILI Velocità dei singoli passaggi accuratamente regolate per assicurare la costanza della portata volumetrica di materiale nelle varie sezioni Dopo un certo numero di passaggi (3 4), l'incrudimento impedisce di proseguire nell'operazione di trafilatura ed è necessario eseguire una ricottura intermedia. Materiali molto duttili: è possibile eseguire un numero maggiore di passaggi senza ricottura intermedia (15 passaggi per il Cu) Possibilità di ottenere anche fili molto sottili: fino 50 µm di diametro 12 6

7 TRATTAMENTI DI RICOTTURA 13 TRAFILATURA DI BARRE Si usano banchi nei quali il materiale viene trafilato barra per barra, per tratti lunghi al più come il banco stesso Barra trascinata attraverso la filiera con opportuni sistemi Si possono trafilare barre di diametro fino ad oltre 20 mm Barre trafilate molto resistenti a causa della loro struttura fibrosa e sono superiori alle barre laminate per levigatezza della superficie, precisione e costanza del diametro ed omogeneità della struttura 14 7

8 OPERAZIONI SUCCESSIVE ALLA TRAFILATURA Terminata la trafilatura dei fili o delle barre si potrà eseguire: un trattamento termico finale di ricottura la raddrizzatura (tirando il filo attraverso una serie di coppie di rulli) il taglio Filo metallico, infine, sottoposto ad ulteriori trattamenti per la produzione dei suoi derivati: cordatura dei cavi bobinatura del filo di rame fabbricazione dei chiodi fabbricazione della rete metallica ecc. 15 ANGOLO OTTIMALE DI FILIERA T tot = A + B + C α α A: lavoro di deformazione B/α: lavoro speso per attrito ( se α ) C α: lavoro speso per distorsione ( se α ) 16 8

9 CONDIZIONE LIMITE DI TRAFILATURA Se: σ traf = σ nel trafilato si possono innescare degli allungamenti plastici indesiderati non dovuti all azione della filiera 17 CONTROTIRO Tb σ b = A 0 Effetti: aumento della forza di trafilatura riduzione delle pressioni e quindi dell usura della filiera 18 9

10 TRAFILATUR DEI TUBI Generalmente a freddo: problema dell incrudimento Velocità fino a 14 m/min Dimensioni: 1 < Φ < 400 mm Tre zone di deformazione 19 TRAFILATUR DEI TUBI 20 10

11 TRAFILATURA DEI TUBI Può essere effettuata con: Riduzione del diametro Libero Con tappo Con mandrino Stiro-trafilatura su punzone 21 TRAFILATURA DEI TUBI Può essere effettuata con: Aumento del diametro 22 11

12 RASTREMATURA 23 RASTREMATURA 24 12

13 TRAFILATUR DEI TUBI 25 13