Le lavorazioni: la formatura. Le lavorazioni: la formatura. Le lavorazioni industriali

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Ilaria Albanese
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1 Le lavorazioni: la formatura Le lavorazioni: la formatura Le lavorazioni industriali Il processo di fusione La fusione in forma transitoria La fusione in forma permanente Esercizi sulla fusione Politecnico di Torino 1

2 Obiettivi della lezione Fornire le conoscenze di base sulle varie tecnologie di formatura dei polimeri Analizzare i vantaggi e gli svantaggi di ogni sistema Saper valutare le lavorazioni più adeguate per ogni tipologia di processo 3 Bibliografia per la lezione Sistemi di Produzione A. Villa, G. Murari, D. Antonelli C.L.U.T. Editrice, 2004 capitolo 3 paragrafo 3 Manufacturing processes for engineering materials S. Kalpakjian Addison-Wesley Publishing Company, 1991 capitolo Politecnico di Torino 2

3 Le caratteristiche peculiari Lo stampaggio ad iniezione L estrusione La termoformatura Politecnico di Torino 3

4 Fattori caratteristici Scorrimento possibile nei materiali termoplastici impedito nei termoindurenti a causa della reticolazione 7 Fattori caratteristici Scorrimento Temperatura di rammollimento determina il grado di plasticità (lavorabilità) dei polimeri Politecnico di Torino 4

5 Fattori caratteristici Scorrimento Temperatura di rammollimento Stabilità termica sollecitazioni meccaniche o termiche esterne incidono sugli attriti interni scatenando ulteriori gradienti termici 9 Materia prima Materiali termoplastici conservano le caratteristiche di scorrimento durante il riscaldamento maggiore stampabilità al diminuire della viscosità Politecnico di Torino 5

6 Materia prima Materiali termoplastici Materiali termoindurenti viscosità troppo elevata per poter riempire efficacemente le cavità dello stampo per semplice gravità uso di dispositivi ad azione premente come pistone o vite con moto rotatorio e di traslazione assiale 11 I pellets Granuli cubici Politecnico di Torino 6

7 I pellets Granuli cubici Granuli cilindrici Polveri Granuli cubici Granuli cilindrici Polveri di granulometria fine Politecnico di Torino 7

8 Additivi utilizzati Cariche inerti usate su termoindurenti o su cloruro di polivinile migliore comportamento allo stampaggio migliori caratteristiche meccaniche e dimensionali 15 Additivi utilizzati Cariche inerti Agenti rinforzanti vetroresine utilizzate su laminati plastici o termoplastici (ABS, nylon, polistirolo) migliori caratteristiche meccaniche dei manufatti Politecnico di Torino 8

9 Additivi utilizzati Cariche inerti Agenti rinforzanti Plastificanti (su polimeri termoplastici) liquidi ad alto punto di ebollizione solidi a punto di fusione basso polimeri a massa molecolare non elevata (poliesteri) 17 Additivi utilizzati Cariche inerti Agenti rinforzanti Plastificanti Pigmenti e coloranti Lubrificanti, indurenti, stabilizzanti, inibenti, ecc Politecnico di Torino 9

10 Lavorazione dei termoplastici Raffreddando il materiale al di sotto delle temperature: T m (fusione) il polimero è cristallino T p (rammollimento) il polimero è amorfo 19 Lavorazione dei termoindurenti Riscaldamento fino alla temperatura di reticolazione Formatura del polimero Mantenimento del polimero alla temperatura di reticolazione fino a fine processo Politecnico di Torino 10

11 Le caratteristiche peculiari Lo stampaggio ad iniezione L estrusione La termoformatura Politecnico di Torino 11

12 Pressa per stampaggio ad iniezione 23 Pressa per stampaggio ad iniezione Unità di iniezione (sistema oleodinamico) Politecnico di Torino 12

13 Pressa per stampaggio ad iniezione Unità di comando chiusura dello stampo 25 Pressa per stampaggio ad iniezione Semistampo mobile Politecnico di Torino 13

14 Pressa per stampaggio ad iniezione Semistampo fisso 27 Pressa per stampaggio ad iniezione Puntone di espulsione dei pezzi Politecnico di Torino 14

15 Sistema di pressione a vite 29 Analisi del processo Ingresso del materiale granulato dalla tramoggia alla vite Politecnico di Torino 15

16 Analisi del processo Fluidificazione del polimero nel passaggio attraverso piastre di riscaldamento 31 Analisi del processo Riempimento parziale dello stampo attraverso un ugello di iniezione Politecnico di Torino 16

17 Analisi del processo L azione della vite mantiene in pressione il materiale nello stampo fino alla solidificazione 33 Analisi del processo Estrazione del polimero dallo stampo Politecnico di Torino 17

18 Le caratteristiche peculiari Lo stampaggio ad iniezione L estrusione La termoformatura Politecnico di Torino 18

19 Caratteristiche tecnologiche Flessibilità Universalità del procedimento Lavorazioni di un vasto repertorio di forme 37 Generalità Il sistema a vite consente il funzionamento del dispositivo di estrusione con una matrice in sostituzione dello stampo Politecnico di Torino 19

20 Tipologie di estrusione Estrusione continua produzione di tubi, barre, fogli, profilati, film sottili e fili elettrici 39 Tipologie di estrusione Estrusione continua Estrusione di pezzi singoli produzione di forme grezze (pastiglie, parison ecc.) per lavorazioni successive Politecnico di Torino 20

21 L estrusore 41 L estrusore Zona raffreddata della tramoggia Politecnico di Torino 21

22 L estrusore Zona riscaldata del cilindro 43 L estrusore Zona di fusione del materiale Politecnico di Torino 22

23 L estrusore Zona di trasporto del materiale fuso 45 Raffreddamento del pezzo In uscita della matrice il pezzo estruso va raffreddato al di sotto della temperatura di transizione vetrosa T g Politecnico di Torino 23

24 Raffreddamento del pezzo In uscita della matrice il pezzo estruso va raffreddato al di sotto della temperatura di transizione vetrosa T g Raffreddamento in aria o in acqua 47 Raffreddamento del pezzo In uscita della matrice il pezzo estruso va raffreddato al di sotto della temperatura di transizione vetrosa T g Raffreddamento in aria o in acqua A fine processo va verificata la velocità di raffreddamento per evitare l insorgere di distorsioni o criccature Politecnico di Torino 24

25 Le caratteristiche peculiari Lo stampaggio ad iniezione L estrusione La termoformatura Politecnico di Torino 25

26 Processo di termoformatura Riscaldamento dei semilavorati per calandratura fino allo stato plastico del materiale Fissaggio perimetrale allo stampo Adesione alla superficie interna dello stampo 51 Modalità di termoformatura Sotto vuoto In pressione Tra stampi accoppiati Politecnico di Torino 26

27 Termoformatura sotto vuoto pneumatico Riscaldamento 53 Termoformatura sotto vuoto pneumatico Uscita aria Politecnico di Torino 27

28 Termoformatura sotto vuoto pneumatico 55 Termoformatura in pressione Politecnico di Torino 28

29 Termoformatura in pressione 57 Termoformatura fra stampi accoppiati Punzone Politecnico di Torino 29

30 Termoformatura fra stampi accoppiati 59 Caratteristiche del processo Dimensioni dei pezzi notevoli (Φ 4000 mm) Politecnico di Torino 30

31 Caratteristiche del processo Dimensioni dei pezzi notevoli (Φ 4000 mm) Tempi ciclo elevati riscaldamento + stampaggio + raffreddamento 61 Caratteristiche del processo Dimensioni dei pezzi notevoli (Φ 4000 mm) Tempi ciclo elevati Materiali usati di poco pregio Politecnico di Torino 31

32 Caratteristiche del processo Dimensioni dei pezzi notevoli (Φ 4000 mm) Tempi ciclo elevati Materiali usati di poco pregio Produzione di oggetti di forma semplice bicchieri monouso, calotte di aerei, secchi ecc. 63 Sommario della lezione Caratteristiche peculiari della formatura dei polimeri Lo stampaggio ad iniezione L estrusione La termoformatura Domande di riepilogo Politecnico di Torino 32

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