La deformazione plastica La deformazione plastica Lavorazioni per deformazione Il processo di laminazione Estrusione e trafilatura La formatura della lamiera 2 2006 Politecnico di Torino 1
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 5 4 2006 Politecnico di Torino 2
La fucinatura Generalità dello stampaggio Esercizio: ciclo di stampaggio 6 2006 Politecnico di Torino 3
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 8 2006 Politecnico di Torino 4
Processi di fucinatura Ricalcatura compressione del pezzo lungo il proprio asse 9 La ricalcatura Pinza 10 2006 Politecnico di Torino 5
La ricalcatura Incudine mobile 11 La ricalcatura 12 2006 Politecnico di Torino 6
Processi di fucinatura Ricalcatura Stiratura compressione o trazione sul pezzo in direzione opposta all asse 13 La stiratura 14 2006 Politecnico di Torino 7
La stiratura 15 Processi di fucinatura Ricalcatura Stiratura Piegatura utilizzo di stampi o rulli laminatori 16 2006 Politecnico di Torino 8
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 18 2006 Politecnico di Torino 9
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 20 2006 Politecnico di Torino 10
L effetto di imbottimento 21 Zona morta 22 2006 Politecnico di Torino 11
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 24 2006 Politecnico di Torino 12
La fucinatura Generalità sullo stampaggio Esercizio: ciclo di stampaggio 26 2006 Politecnico di Torino 13
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 28 2006 Politecnico di Torino 14
Prodotti per stampaggio a caldo 29 Prodotti per stampaggio a caldo 30 2006 Politecnico di Torino 15
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 32 2006 Politecnico di Torino 16
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 34 2006 Politecnico di Torino 17
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 36 2006 Politecnico di Torino 18
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 38 2006 Politecnico di Torino 19
La fucinatura Generalità dello stampaggio Esercizio: ciclo di stampaggio 40 2006 Politecnico di Torino 20
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 42 2006 Politecnico di Torino 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 Determinare la sequenza operativa di un ciclo di stampaggio 43 Sequenza operativa - ciclo di stampaggio Riscaldamento Sbozzatura - fucinatura Stampaggio Tranciatura delle bave Coniatura - calibratura 44 2006 Politecnico di Torino 22
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 46 2006 Politecnico di Torino 23
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 48 2006 Politecnico di Torino 24
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: 50 2006 Politecnico di Torino 25
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: 52 2006 Politecnico di Torino 26
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 = 0,2 54 2006 Politecnico di Torino 27
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, 2 106 954 1 + = 1224 MPa 3 50 56 2006 Politecnico di Torino 28
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 58 2006 Politecnico di Torino 29