Tema d esame del 05/03/2014

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1 Anisotropia planare 0 Anisotropia normale 0 1kl Coefficiente di resistenza * Esponente di incrudimento < Forza di imbutitura _ Tema d esame del 05/03/201 Quesito1 L2 L1 L2 S D2 D1 D2 S In figura è rappresentata la staffa inferiore per ottenere, attraverso un processo di fonderia in terra, un manicotto cilindrico. Si chiede di: TM1.a.Valutare la spinta metallostatica per l anima TM1.b.Stabilire se il foro realizzato, a causa della inflessione dovuta alle spinte metallostatiche, rispetta una tolleranza di rettilineità per l asse dell anima pari a 0.005#$$. Inoltre: Si ipotizzi la spinta metallostatica euamente distribuita su tutta la lunghezza bagnata dal metallo fuso. Si ipotizzi che l anima sia riempita totalmente di terra da fonderia. Si ricordi che l inflessione di una trave a sezione omogenea appoggiata ad entrambe le estremità è data dalla seguente relazione dove Q è il carico distribuito, i la lunghezza libera, ^ il modulo elastico e#s il momento d inerzia ed m = n s dt op u v TM1.c.Nel caso in cui il rispetto della tolleranza imposta non sia garantita suggerite una possibile soluzione 12

2 TM1.d.Valutare l entità del sovrametallo sul foro di diametro Z1 tenendo conto delle indicazioni in Tabella 1. Determinare uindi la nuova uota dell anima. S [mm] 20 D2 (diametro) [mm] 100 D1 (diametro)[mm] 120 L1 (lunghezza)[mm] 300 L2 (lunghezza) [mm] 50 γ m densità ghisa [ g/cm 3 ] 7.16 γ s densità terra [ g/cm 3 ] 1.87 Modulo elastico terra fonderia [MPa] 1600 Tabella 1 Quesito2 Si vuole ottenere attraverso un processo di imbutitura il componente assialsimmetrico in lega di alluminio in figura (in sezione). Per uesto materiale è noto che il limiting drawing ratio è pari a wz0 = "mm 15"mm 2"mm H Si chiede di calcolare o determinare: TM2.a. Lo spessore iniziale della lamiera = y e il diametro del punzone - TM2.b. Le dimensioni del diametro matrice - P TM2.c. Le dimensioni (massime) del disco iniziale, cioè il diametro Z y che consente il massimo valore di j (non è richiesto il calcolo di j). TM2.d. Ipotizzando che Z0# = 60#$$, calcolare il valore di profondità di imbutitura j corrispondente (suggerimento: si ipotizzi uno spessore medio costante dell imbutito, pari a = y ) N.B. nel caso sia necessario ualche dato mancante o non si ricordi una formula, fare delle approssimazioni o ipotesi basate sul buon senso. 13

3 Quesito3 TM3.a.In relazione al diagramma in figura che rappresenta il comportamento di un materiale metallico: 1. Il materiale ha un comportamento perfettamente plastico. 2. Il materiale non presenta incrudimento. 3. L inclinazione diversa dei due tratti della curva è legata alla variazione della velocità di deformazione.. L area sottesa dal grafico diminuisce all aumentare della temperatura a cui il materiale viene deformato. TM3.b.Facendo riferimento alla classificazione delle forze riportata in figura: 1. Si fa riferimento ad una operazione di estrusione. 2. La potenza necessaria per la lavorazione si può stimare trascurando _ 1 ed _. 3. _ è utile per la lavorazione in uanto permette di ottenere una geometria cilindrica più accurata. _ 1 può contribuire all innesco di vibrazioni durante la lavorazione. TM3.c. Il diagramma in figura fa riferimento ad una operazione di estrusione: 1. Caratterizza i processi di estrusione diretta 2. L andamento decrescente della curva nella parte centrale è dovuto al variare delle condizioni di attrito. 3. L andamento crescente della curva nell ultima fase è legato al fenomeno della strizione.. Nella prima fase in cui la forza è crescente in realtà il materiale non subisce alcuna deformazione. TM3.d.In fresatura, la geometria degli inserti doppio negativa: 1. E consigliabile per materiali ad elevata durezza. 2. Facilita la lavorazione in uanto richiede una potenza minore. 1

4 La forza che viene trasmessa al pezzo in lavorazione è controllabile con precisione TM3.b TORNITURA. Barrare con una la/le casella/e corrispondente/i alla risposta. Quando è piccolo, la vita media del tagliente generalmente si riduce È l angolo più determinante rispetto alla forza _ R Quando è piccolo, produce una più elevata forza _ e più bassa _ 1 Quando è troppo piccolo, rischia di provocare un aumento consistente delle forze di taglio spoglia spoglia registrazione Angolo dei taglienti taglio TM3.c IMBUTITURA. Dire in che modo un aumento di ciascuno dei parametri di seguito elencati (presi uno alla volta, considerando gli altri invariati) contribuisce a modificare il valore dell LDR in un imbutitura cilindrica. Anisotropia planare 0 Anisotropia normale 0 1kl Coefficiente di resistenza * Esponente di incrudimento < Forza di imbutitura _ LDR aumenta LDR diminuisce Nessuna influenza Legame non lineare Tema d esame del 05/03/201 Quesito1 a. Valutazione spinta metallonistica K d = Z } ~ w } + 2 Z ~ ~ (w ~ ó) W P Z ~ } w } + 2 Z ~ ~ (w ~) W G # 6

5 = 120~ ~ }~y }yy 50 }.pπ = 19.85F+ 195M }yyy b. Determinazione massima freccia inflessione m = 5 38 Q i ^ S Q = K d i = K d w } + 2w ~ 2c = = 0.5 M $$ Utilizzando il minimo dei diametri (dalla parte della sicurezza). Si ipotizza S = Z2 6 = = #$$ m = = 0.01$$ La tolleranza di rettilineità non viene rispettata. c. Per ridurre l inflessione si può usare la lanterna che irrigidisce l anima d. c# = #-9##9#7$$ Il diametro diventa Z } # 2c. Quesito2 TM2.a Il diametro del punzone è ovvio dal disegno, è pari a 15 2 = - = 30#$$. Lo spessore è altrettanto ovvio, ipotizzando che il fondo dell imbutito non subisca deformazione: = y 2#$$. TM2.b Occorre calcolare il gioco: #$$. Si è ui usata la formala data nei lucidi (ogni risultato di poco superiore a 2 mm può essere considerato valido, nel caso che gli studenti non ricordino la formula o il valore del coefficiente, devono usare il buon senso) Quindi il diametro matrice è pari a = - P = 3.17#$$ (ogni risultato di poco superiore a 3#$$ può essere considerato valido, nel caso che gli studenti non ricordino la formula o il valore del coefficiente, devono usare il buon senso) TM2.c Occorre partire da LDR, volendo sfruttare la lamiera al massimo della sua formabilità per calcolare la massima profondità. Si ottiene che il massimo diametro del disco imbutito interamente è wz0 - = = #57#$$. Il pezzo però prevede circa 3 mm sul raggio di flangia, per cui il disco iniziale sarà = Z y = 63#$$ TM2.d Il volume iniziale di materiale è y 2= á y = 5655#$$ o. Quanta parte di uesto volume costituirà le pareti dell imbutito? A á y va sottratto il volume del fondello, á ÅEòÑêddE = Ñ 2 = 7

6 Quesito3 11#$$ o, ma anche il volume della flangia: á Åd1òlD1 = # (~y ~) 2 }π ~ 2 = 697#$$ o, calcolati entrambi ipotizzando lo spessore costante pari a 2#$$. Le pareti dell imbutito, al massimo, possono uindi contenere un volume di materiale pari a = á s1êrê = 35#$$ o. Ipotizzando che lo spessore medio dell imbutito resti inalterato (in media, non puntualmente) si ottiene, per la costanza del volume: á s1êrê = 35 = j [# (}π ~) }n ~ ]=#j = j j = 17.63#$$ (ogni risultato prossimo a 17.63#$$ può essere considerato valido) TM3.a In relazione al diagramma in figura che rappresenta il comportamento di un materiale metallico: 1. Il materiale ha un comportamento perfettamente plastico. 2. Il materiale non presenta incrudimento. 3. L inclinazione diversa dei due tratti della curva è legata alla variazione della velocità di deformazione.. L area sottesa dal grafico diminuisce all aumentare della temperatura a cui il materiale viene deformato. TM3.b Facendo riferimento alla classificazione delle forze riportata in figura: 1. Si fa riferimento ad una operazione di estrusione 2. La potenza necessaria per la lavorazione si può stimare trascurando _ 1 ed _. 3. _ è utile per la lavorazione in uanto permette di ottenere una geometria cilindrica più accurata. _ 1 può contribuire all innesco di vibrazioni durante la lavorazione. 8

7 TM3.c Il diagramma in figura fa riferimento ad una operazione di estrusione: 1. Caratterizza i processi di estrusione diretta 2. L andamento decrescente della curva nella parte centrale è dovuto al variare delle condizioni di attrito. 3. L andamento crescente della curva nell ultima fase è legato al fenomeno della strizione.. Nella prima fase in cui la forza è crescente in realtà il materiale non subisce alcuna deformazione. TM3.d In fresatura, la geometria degli inserti doppio negativa: 1. E consigliabile per materiali ad elevata durezza. 2. Facilita la lavorazione in uanto richiede una potenza minore. Tema d esame del 09/07/201 Quesito2 Nella deformazione plastica, con uesto particolare sistema, devono essere rispettati i seguenti principi: Il volume dei singoli corpi si conserva. Tutti i corpi sono soggetti alla stessa forza, che è pari alla superficie del corpo considerato per la tensione di flusso nei corpi A e B. L abbassamento del corpo I 1 è pari alla somma della riduzione d altezza subita dai corpi A e B. Queste condizioni si traducono nelle seguenti euazioni: V = πd 2 0 h 0 V = πd 2 A h A V = πd 2 B h B F A = F = R sa πd A 2 F B = F = R sb πd B 2 Δh = 2h 0 h A h B Si tratta, evidentemente, di un sistema di sei euazioni in sei incognite, che può uindi essere risolto, ad esempio, nella maniera seguente: 9