Appunti Completi del Corso "Tecnologia Meccanica 1", Appunti di Tecnologia Meccanica

Scarica Appunti Completi del Corso "Tecnologia Meccanica 1" e più Appunti in PDF di Tecnologia Meccanica solo su Docsity! Definizione "Tecnologia" La tecnologia si occupa di risolvere dei problemi, di ottimizzare le procedure. - Progettazione - Produzione Ci deve essere interazione tra le due fasi per garantire il successo aziendale. Utilizzeremo "Modelli di Previsione" dei risultati. Sono modelli matematici, che hanno dati in input, e forniscono dati in output. - Fonderia - Asportazione di Truciolo - Deformazione Plastica Processi di Base: - Primari: - Secondari: avviene all'inizio, quando si lavora il materiale grezzo avviene dopo i primari, quindi si lavora un pezzo già lavorato Dovremo conoscere e gestire i fenomeni fisici che avvengono durante i processi. Grande importanza è lo studio dei difetti, che fornisce informazioni su come migliorare i processi di produzione. Ogni processo ha la sua tolleranza, quindi è importante capire quale processo utilizzare in base a come deve essere la tolleranza del pezzo. In azienda: Le tecnologie di lavorazione meccanica (o tecnologie di produzione) costituiscono l'insieme dei processi fisici e chimici, e dei metodi atti a modificare la geometria, le proprietà, e l'aspetto di un materiale in ingresso per realizzare un prodotto o parti di esso I processi di produzione necessitano di una combinazione di materiali, macchinari, utensili, energia, informazioni e lavoro. - Informazioni: - Risorse: - Saper gestire le informazioni al meglio, permette d avere un vantaggio competitivo Sempre di più le informazioni hanno un ruolo importante - Manodopera: tecnici e operatori - Macchina: trasforma l'energia (da elettrica a meccanica) - Utensile: interfaccia tra la macchina e il pezzo, permette di trasferire l'energia al materiale in lavorazione - Attrezzature: vincolano il pezzo alla macchina L'azienda attraverso i processi di lavorazione crea "valore aggiunto" C'è un legame tra il settore del manufacturing e il settore dei servizi: per ogni nuovo posto di lavoro, si generano due posti di lavoro nei servizi che servono per gestire il manifatturiero stesso. Quindi bisogna investire nel manifatturiero. Le lavorazioni possono essere classificate in base all’aggiunta o alla rimozione di materiale: - ΔM < 0: asportazione di truciolo - ΔM = 0: deformazione plastica - ΔM > 0: assemblaggio La scelta del processo di produzione è dettata da: - Fattibilità tecnica, il processo deve rispettare: - le specifiche tecniche(es: tolleranze, rugosità, il materiale) - il numero di pezzi richiesti - le normative - Fattibilità economica: l'attività deve generare un profitto Scelta del Processo Classificazione dei Processi Oppure: Durante i processi di produzione ci sono sempre delle variabilità. traiettoria di trasformazione Il problema è che la variabilità non è solo del processo di produzione, ma anche dello stato iniziale. La cosa importante è che la tolleranza naturale del processo sia inferiore alla "tolleranza del prodotto", ovvero la tolleranza che deve avere il prodotto finale. Nel caso in cui la variabilità sia superiore alla tolleranza imposta si può: - cambiare il progetto del prodotto (raramente, visto che spesso si lavora su commissione) - migliorare il processo - cambiare processo - selezionare il prodotto (ovvero tenere tutti i pezzi buoni, e scartare quelli venuti male) Variabilità Quindi può capitare che partendo dallo stesso stato iniziale, si ottengono diversi stati finali. C'è comunque una cosiddetta: "tolleranza naturale del processo". curve isocosto Tolleranza dei Processi Accuratezza dei Processi Ashby Chart Per componenti meno precisi, è richiesto meno tempo per la loro produzione. Tempo di Produzione Costo accuratezza Più la tolleranza richiesta è bassa, maggiore è il costo. Noi ci occuperemo di questi processi, quindi non andremo sotto al millimetro. deformazione reale: curva ingegneristica coefficiente di resistenza coefficiente di incrudimento Più n è maggiore, più la curva è pendente. Avere un n elevato, vuol dire sopportare grandi deformazioni, quindi più n è elevato, più il materiale è duttile. Più n è grande, più il materiale tenderà all'incrudimenento. Da questo grafico si può dedurre: - n, ovvero la pendenza - K, inserendo come valore di deformazione 1 La curva reale ha valori di sforzo maggiori perché lo sforzo è calcolato utilizzando l'area reale, che è minore dell'area iniziale perché c'è il necking. Diagramma doppio logaritmico (rappresenta solo il campo plastico) sforzo reale: Curva Reale Si fa un'analisi locale, dove si considera la lunghezza reale In realtà anche con questa formula c'è un sovradimensionamento dell'area, perché la S si ricava dal fatto che V = cost. e conoscendo la lunghezza L. Ma quella che si ottiene è un'area media, non l'area effettiva. Definizioni Ingegneristiche: per deformazioni piccole: Legge che descrive il campo plastico(fino all'inizio della strizione): Legge che descrive il campo elastico: Incrudendo un materiale, si aumenta il suo campo elastico, ovvero si aumenta l'Rs. Ma si riduce il suo campo plastico, quindi diventa più fragile. Vediamo cosa accade nel punto dove inizia la strizione: = massimo della forza L'inizio della strizione avviene quando ε = n, quindi quando ε = a/b Siccome la strizione inizia ad avvenire quando la deformazione vale n, ecco perché un materiale che ha un n elevato può essere deformato a lungo, quindi è più duttile. Comportamento dei diversi materiali: Dalla costanza del volume: Esiste una temperatura detta "temperatura di ricristallizzazione", che permette al reticolo cristallino di riorganizzarsi. Quindi lavorazioni che avvengono a temperature superiori avranno grani fini, lavorazioni che vengono fatte a temperature inferiori avranno grani più grossi e allungati. Le ceramiche sono usate come utensili per i processi di asportazione di materiale, perché hanno ottime qualità anche ad alte temperature. Un provino sottoposto ad uno stato di tensione idrostatico significa che è soggetto a sforzi lungo tutte le direzioni. Generalmente si osserva che la deformazione a rottura aumenta. Aumentando la temperatura: - si riduce il modulo di Young - si riduce Rs - si riduce la durezza - il materiale diventa più duttile - aumenta la tenacità Tenacità: area sottesa alla curva sforzo-deformazione È un'energia specifica, chiamata: "energia di deformazione". La tenacità ci dice quanta energia serve per portare a rottura il materiale. Effetto della Temperatura Tensione Idrostatica Fonderia È un processo primario, perché si parte dal materiale grezzo. La capacità di processo nel rispettare una tolleranza non è molto elevata, quindi quasi sempre sarà necessaria una successiva lavorazione. La fonderia non si presta bene a materiali che hanno la tendenza ad ossidarsi, perché divenendo molto fragili, essi andrebbero mantenuti in un'atmosfera controllata. "Stampo": forma in metallo. La forma ha una cavità, nella quale si versa il metallo. La forma deve essere porosa, poiché deve permettere di fare uscire i gas, altrimenti si formerebbero delle bolle. Siccome il metallo diminuisce la sua temperatura molto velocemente, dopo pochi secondi ci sarà una riduzione del volume del metallo, e quindi si formerà un'intercapedine tra il metallo e la forma. Il fatto che la solidificazione(quantomeno sulla superficie) avviene molto velocemente, permette di estrarre il pezzo dopo poco tempo e lasciarlo raffreddare al di fuori della forma, e questo garantisce un'alta produttività. Il "getto" è il pezzo che viene estratto dalla forma, comprese tutte le appendici di colata. Il "grezzo" invece è il pezzo senza le appendici. - Forma transitoria: deve essere distrutta per prelevare il pezzo. - Forma permanente: può essere riutilizzata. Per pezzi molto fini e dettagliati, è necessaria la fonderia in terra. Forma Transitoria Forma Permanente La fonderia permette di creare forme complesse. Alcuni processi di colata sono in grado di produrre pezzi "net shape", cioè finiti, che non necessitano di ulteriori lavorazioni. Altri processi di colata producono pezzi "near net shape", cioè che necessitano di lavorazioni aggiuntive, principalmente sulle superfici di interfaccia, che necessitano di grande accuratezza per permettere l'assemblaggio. Un'altra caratteristica dei materiali è la "colabilità". È una caratteristica di tipo tecnologico, non fisica. È la capacità di raggiungere una distanza elevata, quindi materiali con colabilità elevata riescono a raggiungere e riempire più facilmente tutto lo spazio della forma. La ghisa è molto colabile, quindi è molto usata in fonderia, principalmente per realizzare componenti molto grossi. La zama (o zamak) è una lega anch'essa molto colabile. I vantaggi sono di poter fare pezzi molto complessi e basso costo, anche se le performance meccaniche non sono molto elevate. Il magnesio invece è molto difficile da lavorare, non solo per fonderia, ma anche con gli altri processi di produzione. I problemi del magnesio sono che: si ossida, e non resiste bene alla deformazione plastica, quindi è piuttosto fragile, non è in grado di accumulare molta energia. Il titanio è molto leggero, e ha ottime proprietà, infatti è usato sugli aerei. Però anche il titanio si ossida, per cui è difficile da trattare in fonderia. Le leghe di nichel sono molto resistenti al calore, e vengono deformate poco da esso. L'alluminio ha una temperatura di fusione di circa 700°C, mentre quella dell'acciaio degli stampi è di 1600°C, quindi l'alluminio si lavora per "pressofusione", un tipo di fonderia in forma permanente. - Tensioni termiche residue - Porosità - Precisione - Finitura superficiale - Sicurezza dell'operatore - Problematiche ambientali ed energetiche (anche per questo è preferibile fare pezzi "net shape", così l'energia utilizzata per fondere il metallo non viene sprecata dovendo poi rimuovere parte del pezzo) La qualità della fonderia è abbastanza scarsa rispetto ad altri processi. La qualità dei pezzi prodotti da forme metalliche è superiore a quella da forme in terra. Le forme in metallo, quindi gli stampi, infatti sono lucidati, e questo fa si che i pezzi abbiano già una finitura molto buona, molti sono addirittura "net shape". Criticità Qualità Processo di Colata Staffa: è la cornice metallica che contiene la sabbia da fonderia. È divisa in superiore e inferiore. Bacino di Colata: è dove viene versato il metallo. Canale di Colata: è dove il metallo fluisce Materozza: serbatoio che permette di fornire più metallo, compensando al ritiro volumetrico. Anima: serve per creare fori in fonderia. Ci sono due fasi: - fusione del metallo e colata - solidificazione e raffreddamento È conveniente stare un centinaio di gradi sopra alla temperatura di fusione del materiale, perché altrimenti il metallo potrebbe iniziare a solidificare troppo presto. Per sapere quanto calore fornire al metallo si usa la seguente formula: per arrivare alla T di fusione per farlo fondere per portarlo a T di colata - Temperatura di colata: più la temperatura di colata è alta: - più il metallo è fluido, quindi è più facile da colare - più tempo bisognerà aspettare prima della solificazione, e questo può rallentare il processo di produzione - il costo energetico aumenta - Velocità di colata: idealmente cercheremo di avere tempi di colata brevi: - più la velocità di colata è alta, più facilmente il metallo riuscirà a riempire bene la forma - però se la forma è in sabbia, la velocità non può essere troppo alta, perché altrimenti la forma viene erosa Insieme delle canalizzazioni che conducono il metallo nella forma. Tutto il sistema a monte degli attacchi è come se fosse un "serbatoio in pressione". Idealmente si vuole diminuire il volume di queste canalizzazioni. Bacino di colata: il metallo viene versato non direttamente nel canale di colata, ma nel primo avvallamento del bacino, per evitare l'erosione. Il "filtro" blocca le scorie, che galleggiano, mentre il metallo passa da sotto. Canale di colata: è meglio se è conico, così è più facile toglierlo dalla forma una volta solidificato. Inoltre il fluido mentre cade accelera, e quindi la sua sezione si riduce, ecco quindi che il canale è conico in modo che la vena fluida sia sempre a contatto con le pareti del canale. Se la vena fluida di distaccasse, trascinerebbe con sé dell'aria, aspirata grazie alle porosità della forma (che deve essere porosa per lasciar evadere i gas e i vapori del metallo) Canale distributore: ha un'angolo di sformo, così lo si può estrarre facilmente dal basso. Ci sono altre "trappole" per fermare le scorie. Attacchi di colata: canali che portano il metallo nella cavità. Piano di suddivisione delle staffe. forma aperta forma chiusa massa Sistema di colata Colata in Piano All'inizio è come quella in gravità, poi quando il pezzo supera la metà, è come quella in sorgente. frazione del volume che viene riempita in gravità (0-1) Usiamo sempre la stessa formula per la velocità: E calcoliamoci il battente equivalente: tempo di riempimento totale: sezione di strozzatura (la sezione minore) volume tempo di riempimento in gravità: tempo di riempimento in sorgente: battente in piano: battente in gravità: Tempo necessario per riempire una cavità con volume V: Tempo di Colata Attraverso delle formule empiriche è possibile sapere il tempo di colata. Oppure a volte il tempo di colata è un limite tecnico, per esempio alcune forme in sabbia si sgretolano se il tempo di colata è troppo lungo. Quindi utilizzando questa formula sapendo il tempo, si ricava Ss, dato che il volume e la velocità sono note, che è ciò che vogliamo sapere per dimensionare il sistema di colata. Esempi di Colata: - a Pioggia: è molto pericolosa, perché: - il metallo impatta contro la forma e rischia di eroderla. - si formeranno delle gocce, che si solidificheranno molto presto, per questo chiamate "gocce fredde", che diventano delle vere e proprie intrusioni molto dure nel reticolo cristallino, e danno problemi sia per l'estrazione, che per la lavorazione, per esempio durante l'asportazione di truciolo possono scheggiare o rovinare gli strumenti. - a Stella: gli attacchi a raggiera sono simmetrici, per riempire nel minor tempo possibile la forma. L'asse del pezzo circolare è verticale: - svantaggio: per sformare il modello bisogna dargli un'angolo di spoglia, quindi deve avere una forma a tronco di cono, quindi ci sarà un eccesso di materiale, che andrà asportato. - vantaggio: gli elementi di lega più pesanti andranno verso il basso, mentre le scorie più leggere andranno verso l'alto, quindi il pezzo avrà un gradiente di densità, se questo gradiente è disposto nella stessa direzione dell'asse permette di non sbilanciare l'oggetto durante la rotazione, cosa che accadrebbe invece se l'asse fosse orizzontale. - a Pettine: viene usato per pezzi complessi, dove il metallo fuso farebbe fatica a raggiungere tutti i punti, e quindi avere tanti attacchi di colata permette di facilitare il raggiungimento di ogni punto della forma. sezione Solidificazione e Raffreddamento Curva di raffreddamento del metallo puro Regola delle fasi di Gibbs: varianza consideriamo la pressione come costante numero degli elementi presenti (1 perché è un metallo puro) fasi Durante il passaggio di fase la varianza vale 0, perché le fasi sono due. Avere varianza nulla vuol dire che nessuna delle variabili può variare, ecco perché la temperatura è costante durante il passaggio di fase. T solidificazione Nel caso di metallo puro il "fronte di solidificazione" (cioè l'interfaccia tra solido e liquido) è piano, e si muoverà verso il centro del pezzo rimanendo piano. All'inizio, quindi al tempo zero, la condizione sarà ideale, quindi la temperatura è a gradino. Ma dopo un istante si comincia a formare un gradiente di temperatura. Questo gradiente sarà però sempre minore al passare del tempo, e quindi si avrà sempre una minore velocità di raffreddamento. I primi grani che si solidificano quindi saranno molto fini, perché dato che la velocità di raffreddamento è molto elevata, non hanno il tempo di ingrossarsi. Dopo poco però il metallo solido inizia a diminuire il suo volume, quindi la pelle già solidificata si staccherà dalla forma, questo creerà un'intercapedine d'aria tra la forma e il metallo, che funge quasi da isolante. Quindi dopo una prima parte dove il raffreddamento avviene per conduzione, quindi è veloce, poi avviene per convezione, quindi è più lento. Quindi i grani avranno il tempo crescere, e saranno grani allungati verso l'interno. Sono anaisotropici. Gli ultimi che si formano invece non sentono l'effetto del gradiente, quindi saranno grandi ed equiassici. Cosa si può fare per cercare di avere un pezzo fatto solo di grani fini? - Una soluzione è avere un pezzo fatto in parete sottile. Questo concetto viene usato in pressofusione. - Oppure avere una forma scabra, che aumenta lo scambio termico, ma peggiora la finitura superficiale. Tempo di completa solidificazione Regola di Chvorinov: modulo termico (è un termine geometrico) [cm] volume superficie scambiante La sfera massimizza il modulo termico, perché è il solido che a parità di superficie, massimizza il volume. Avere modulo termico elevato significa avere un tempo di solidificazione più elevato, e questo è utile per le materozze, che devono rimanere liquide a lungo. Sfera: Cilindro: Diminuzione del volume durante la solidificazione - Ritiro Nella zona del liquido, e anche nella zona pastosa, la diminuzione del volume verrà compensata da altro liquido proveniente dalla materozza. Ma nella zona del solido non c'è modo di compensare alla diminuzione del volume. Quindi l'unica soluzione è sovradimensionare la forma. - Ritiro Volumetrico: usato per misurare il ritiro nella zona liquida e pastosa. (per queste zone è comodo questo metodo perché basta misurare quanto metallo viene fornito dalla materozza, ed è comodo misurarlo come volume) - Ritiro Lineare: usato per misurare il ritiro nella zona solida. (è comodo per misurare i solidi perché si misura come lunghezza) Motivi per cui sovradimensionare: - il ritiro volumetrico - lavorazioni di asportazione di materiale successive alla fonderia - compensazione della tolleranza naturale del processo di fonderia Esempio: Non si usano forme aperte perché altrimenti accadrebbe questo: Il ritiro nella zona liquida fa sì che il pelo libero si abbassa. La pelle solida dopo un po' si ritira, e si stacca dalle pareti della forma, lasciando un'intercapedine. Poi proseguendo il liquido si solidifica, e forma un altro strato solido, e intanto il livello del liquido si abbassa ancora. Questo processo genera il cosiddetto "cono di ritiro". Inoltre accade che essendo il pelo libero a contatto con l'atmosfera, esso si solidifica prima della zona centrale ancora liquida, che intanto continua il suo processo di formazione del cono di ritiro, questi due fenomeni combinati creano una zona di mancanza di materiale all'interno, chiamata "cavità di ritiro". Ecco quindi che se si usa una forma aperta senza materozza, si avrà un pezzo difettoso. Le dendriti bloccano il flusso di metallo liquido, e questo crea delle zone di vuoto. Ci sono tre modi per evitare questo: - degasaggio chimico: vengono inseriti dei composti all'interno della lega che si combinano con i gas disciolti, formando una scoria solida che risale in superficie - fusione sotto vuoto: diminuendo la pressione i gas escono dal materiale - applicazione di una pressione: i gas rimangono all'interno del materiale, ma l'alta pressione diminuisce la formazione di porosità. Quest'ultima è la più efficace. Porosità Ci sono dei gas che si trovano disciolti comunemente nei metalli, per esempio l'idrogeno. Il problema è che nel momento di passaggio da metallo liquido a metallo solido, la percentuale di idrogeno che può rimanere disciolto nella fase solida è nettamente inferiore, quindi l'idrogeno fuoriesce dalla soluzione, ma rimane incastrato in mezzo al metallo, e questo crea delle porosità. Le zone più piccole sono le prime che si solidificano, e quindi sono quelle che richiamano metallo dalle zone adiacenti, perché sono le prime che si ritirano. Quindi dovremo mettere le materozze in modo tale da fornire una buona distribuzione del metallo. Se non mettessi la materozza sopra al corpo 2, quando il 3 si solidifica richiamerebbe metallo dal 2, che quindi avrebbe dei vuoti. Diagramma di Caine: Permette di dimensionare le materozze. Caine ha dedotto questo grafico per via sperimentale. Il modulo termico della porzione precedente deve essere almeno il 20% più grande. Mp si riferisce al modulo termico solo della porzione adiacente. Vp si riferisce all'intero volume alimentato da una materozza. (nell'esempio della biella Vp = V1 + 1/2(V3) ) Quindi non indicano la stessa porzione. Conviene rimanere vicino al "ginocchio della curva". Moduli termici troppo elevati creano delle tensioni termiche a caldo. Coefficiente di regressione Coefficiente di ritiro volumetrico tra la T di colata e la T di fine solidificazione. È un asintoto che si trova quando il modulo termico della materozza tende ad infinito, che quindi sarà sempre liquida, quindi non ci sarà il cono di ritiro. Man mano che X diminuisce però, ci sarà il problema del cono di ritiro, ecco perché bisogna alzare il punto sul grafico aumentando il volume. Rapporto tra la velocità di raffreddamento del metallo contenuto nella materozza e la velocità di raffreddamento del metallo contenuto nella forma. Di solito c = 1 perché la sabbia che circonda la materozza è la stessa che circonda il pezzo, quindi le due velocità di raffreddamento saranno uguali. La condizione ideale è avere c < 1, in questo modo tutta la curva di Caine si sposta a sinistra, quindi ho una maggiore zona utile. Per fare ciò si possono utilizzare materozze "coibentate", cioè ricoperte di uno strato isolante, in questo modo si riduce lo scambio termico, e quindi anche la velocità di raffreddamento. Questo permette di avere materozze più piccole, ma è costoso, perché poi bisogna rompere anche quello strato isolante, quindi si usa solo se non si ha molto spazio a disposizione. Funzioni della materozza: - compensare alla riduzione del volume - contenere il cono di ritiro Esistono anche "materozze cieche", di forma sferica, che di solito vengono messe in corrispondenza della linea di separazione della forma, in questo modo è facile estrarle. Esempio: Il modulo termico 3 è il più piccolo, e questo vuole dire che il corpo 3 sarà il primo a solidificarsi. porzione adiacente porzione alimentata Dimensionamento delle materozze Spinte Metallostatiche Il metallo presente nel pezzo esercita delle forze verso l'esterno. Portate d'anima: sono le porzioni di anima inserite nella sabbia, che sorreggono l'anima La parte restante è l'anima annegata, a cui è soggetta la spinta di Archimede. Quindi la staffa superiore è soggetta alla somma di queste due forze, e per contrastarle si mettono dei pesi sopra alla staffa. Tensioni Termiche All'inizio il corpo a si raffredda più velocemente, ci sarà però un istante t* in cui il comportamento si inverte, e quindi il corpo b si raffredda più velocemente, poiché entrambe devono tendere a T ambiente. L'istante t* è il punto in cui c'è il maggior divario tra le temperature, e questo significa che se le aste fossero libere, avrebbero il maggior divario di deformazione. Durante il raffreddamento, i corpi con geometria diversa raffreddano con velocità differente, e questo, quando si è in fase SOLIDA, può generare delle tensioni interne. Il calore smaltito è proporzionale a: La variazione di calore vista dal materiale internamente è proporzionale a: Rapportando le due equazioni si ottiene: Quindi la velocità di raffreddamento è inversamente proporzionale al modulo termico. Calcoliamo i moduli termici di A e B: Sfruttando il confronto tra i ΔQ: Adesso se torniamo a considerare le barre come attaccate al corpo c: - le barre a sono obbligate a essere più lunghe di quanto sarebbero se fossero libere. - la barra b è obbligata a essere più corta di quanto sarebbe se fosse libera. Quindi: - le barre a sono sottoposte a trazione - la barra b è sottoposta a compressione L'equilibrio è tra le forze, non tra gli sforzi. Ma mano che la temperatura si avvicina alla T ambiente, le tensioni "a caldo" diminuiscono fino a scomparire. Possono capitare però 3 cose: - le tensioni a caldo sono rimaste nel campo elastico, quindi non rimangono deformazioni e tensioni residue. - le tensioni a caldo sono nel campo plastico, quindi le barre snervano, e a T ambiante ci saranno deformazioni e tensioni residue. - le sollecitazioni eccedono il limite di rottura, quindi il pezzo si rompe ed è da buttare. Vediamo allora quali sarebbero gli allungamenti se le aste fossero libere: coefficiente di allungamento percentuale Dato che durante il raffreddamento Ta e Tb sono diverse, si hanno lunghezze differenti. Vediamo cosa succede se la barra a subisce tensioni nel campo plastico: Se la barra a subisce deformazioni plastiche a caldo, vuol dire che si è allungata. Questo significa però che quando la temperatura sarà tornata ad essere quella ambiente, le barre a saranno più lunghe della b, e spingeranno il corpo c: - le barre a sono sottoposte a compressione - la barra b è sottoposta a trazione Può anche capitare che le barre a si deformino. Se il pezzo non è simmetrico (per esempio se si rimuove una delle due barre a) può capitare che i corpi c si deformino per assecondare le tensioni: Se le due barre sono messe in contatto, può verificarsi un incurvamento del pezzo: In ogni caso a valle della fonderia i pezzi vengono TRATTATI TERMICAMENTE per distendere le tensioni. Perché solo una si è rotta e non l'altra? Perché il materiale non è mai perfettamente omogeneo, quindi ci possono essere sempre delle intrusioni a livello locale. In generale bisogna fare attenzione ai corpi facenti parte dello stesso pezzo che presentano moduli termici eccessivamente differenti, che possono arrivare a rompersi in fase di raffreddamento. I moduli termici non devono essere differenti più del 40%. Ma avere moduli termici differenti è necessario, per permettere un corretto fluire del metallo, e una corretta solidificazione direzionale, perché se i gradienti fossero troppo simili, si verificherebbe il fenomeno di formazione delle dendriti. I moduli termici devono essere differenti almeno del 10%. Tutte queste considerazioni sono fatte ipotizzando, correttamente, che la sabbia da fonderia non influisce sull'accorciamento e sulle tensioni, perché le anime e la sabbia da fonderia si sgretolano quando si verifica il ritiro volumetrico. Ancora una volta è meglio evitare gli spigoli vivi, attraverso dei raccordi. Vediamo invece cosa succede quando la sollecitazione supera quella di rottura: Le zone di intersezione hanno modulo termico maggiore rispetto alla zone delle barre, e questo può portare alla formazione di cricche: qui però si potrebbero formare delle cricche Sabbia da fonderia 90% sabbia (principalmente è silice SiO2) 7% argilla (legante) 3% acqua Formatura "a verde": significa avere dell'acqua. La dimensione dei grani di sabbia definisce le qualità del pezzo: - fine: migliore finitura superficiale (è la prima che viene versata, così poi va a contatto con la superficie del pezzo) - grossa: migliore permeabilità (poi si continua a riempire con questa sabbia, che lascia evadere meglio i gas) Forma: - regolare: migliore porosità - irregolare: migliore compattazione (fornisce una migliore resistenza) Qualità della forma: - Robustezza: deve resistere al metallo - Permeabilità: per evacuare i gas - Stabilità Termica: deve essere stabile almeno fino a quando si finisce di colare, e si forma la pelle rigida - Cedevolezza: non si deve opporre al ritiro del materiale - Riutilizzabilità Ciclo di Formatura (8) Qua vediamo bene i perni, sull'altra metà ci saranno i fori. Dopo aver riempito la staffa con la sabbia vengono realizzati fori, chiamati "tirate d'aria" per facilitare l'evacuazione dei gas. Piastra modello: Può essere maggiormente automatizzata. Le due staffe sono già montate, prima se ne riempie una, si chiude, si flippa di 180°, si riempie l'altra, si chiude. Poi si separano le due staffe, si toglie la piastra modello, e si richiudono le due staffe. Shell Molding (Formatura in guscio) Quando il modello viene coperto di sabbia, la resina termoindurente presente nella sabbia reagisce alla temperatura e fa da legante, creando un guscio spesso circa 9 mm. Il resto della sabbia può essere riutilizzata. Il guscio poi viene cotto in un forno. È sufficientemente rigido per sopportare i carichi, ed è sufficientemente flessibile per non opporsi al ritiro volumetrico Si usa una staffa unica, dove i due semi-gusci sono tenuti insieme da un morsetto. Poi la staffa viene riempita da un materiale che non è la sabbia da fonderia, ma è un materiale che deve essere in grado solamente di resistere a sforzi meccanici, per sostenere i gusci. Vantaggi: - buona finitura, la superficie della forma è liscia, e questo permette di migliorare lo scorrimento del metallo - permette di avere basse rugosità e buone accuratezze dimensionali - la cedevolezza della forma è sufficiente per evitare rotture del pezzo Svantaggi: - il modello in metallo è costoso Campi di applicazione: - produzioni in grande serie - realizzazione di pezzi medio-piccoli Colata in Polistirene Espanso (Polistirolo) Vantaggi: - molto adatto per cavità, visto che non ci sono le problematiche dovute all'estrazione del modello - permette di avere una maggiore complessità Svantaggi: - il modello non è permanente - necessità di elevata porosità - ridotte velocità di colata Campi di applicazione: - adatto alla produzione di pezzi di piccole/medie dimensioni - è molto adatto ai processi automatizzati (soprattutto automotive) Il modello è fatto in polistirene, che sublima quando gli viene versato sopra il metallo fuso. Il modello viene rivestito di un materiale refrattario, che crea un sottile guscio che serve a: fornire una superficie liscia ed evitare cedimenti quando il polistirene sublima. È importante osservare che NON c'è contatto tra il metallo e il polistirene, in quanto questo sublima a causa dell'irraggiamento. La sublimazione del polistirolo crea dei gas, che però evadono grazie alle porosità della sabbia. Ovviamente la velocità di colata non deve essere troppo elevata, per evitare eventuali cedimenti dovuti alla repentina sublimazione del modello. Questo processo permette di evitare il problema di estrazione del modello dalla forma, e permette di utilizzare un'unica staffa. Microfusione Si usa un modello in cera, che poi viene immerso in un bagno di materiale ceramico per creare un guscio. Poi viene cotto: il materiale ceramico si solidifica, e la cera si scioglie. Siccome la ceramica non è porosa, devo assicurarmi che tutta la cera sia fuoriuscita, per questo a volte si lavora sottovuoto. Poi si versa il metallo all'interno. Spesso si realizzano più pezzi contemporaneamente, creando i cosiddetti "grappoli". Con questo processo si possono creare dei fori, anche molto piccoli. Si usano anime in quarzo, che vengono messe all'interno del modello in cera. È importante che l'anima fuoriesca dal modello in cera, in questo modo può venire inglobata dal guscio ceramico, di fatto sono le portate d'anima. 1) modello in cera; 2) modello rivestito dal guscio ceramico; 3) guscio dopo lo svuotamento della cera; 4) pezzo in metallo colato Colata in Gesso È simile alla colata in sabbia, ma l'utilizzo del gesso permette di avere un'ottima finitura superficiale. La forma è ottenuta da una miscela di gesso e acqua. La forma però NON è permeabile, quindi ci sono delle difficoltà per far evaporare i gas. Il gesso ha bisogno di lunghi tempi di asciugatura, quindi la produttività non è molto elevata. Non si possono colare metalli con elevata temperatura di fusione. Colata in Ceramica È simile a quella in gesso, quindi sempre ottima finitura, sempre poca permeabilità. Però la ceramica resiste meglio alle alte temperature. Quindi si può colare anche l'acciaio. Vantaggi: - si possono realizzare pezzi molto complessi - si hanno superfici molto lisce, perché sia la cera che la ceramica sono materiali molto lisci, quindi è spesso un processo "net shape" - si può recuperare la cera Svantaggi: - costoso - con molte operazioni manuali richieste Campi di Applicazione: - pezzi di piccole dimensioni Stampo Portastampo(grigio) Inserto(rosso): si cambia solo questo pezzo, così si può usare la stessa macchina anche per fare altri tipi di pezzi. Spine: sono i perni, che permettono di chiudere e allineare lo stampo correttamente. Estrattore(verde): spingono fuori il pezzo. Tampone(blu): è solidale all'estrattore, e quando raggiunge il fermo, spinge l'estrattore, che a sua volta spinge il pezzo. Pressa a ginocchiera Vantaggi: - alto tasso di produzione - tolleranze dimensionali molto strette - buona finitura superficiale - spessori molto sottili, fino a 0,5 mm (anche se 1 mm è più comune industrialmente, perché lo stampo deve avere una certa durata, quindi non ci si può permettere di avere 0,5 di spessore all'inizio, e poi a causa dell'usura di avere 1, è meglio avere meno precisione, ma più costanza) - grani fini, grazie al raffreddamento rapido Svantaggi: - limitazioni nella geometria del componente, che deve essere estratto con facilità (quindi non può essere TROPPO complesso) - lo spessore deve essere sottile MA costante (spesso i pezzi sono complessi apposta per poterli produrre in pressofusione) Campi di applicazione: - pezzi di dimensioni non troppo grandi - alti volumi di produzione È fatto di due parti, una fissa e una mobile. L'ugello sta nella parte fissa Come si fa a fare in modo che il pezzo, quando lo stampo si apre, rimanga attaccato nella parte a sinistra? Si può fare in modo che lo sformo sia più difficile nella parte di sinistra. Oppure se il pezzo prevede un foro cieco, si fa in modo che l'anima che produce il foro sia a sinistra, così il metallo si chiude intorno al tassello, e rimane a sinistra. Le anime sono in metallo. Per fori passanti il discorso si complica, perché la chiusura dello stampo non è mai precisa, e per un foro passante servirebbe un'anima che, alla chiusura dello stampo, sia in battuta perfetta contro l'altra metà dello stampo. Quindi di solito si evita. Spesso infatti si osserva della bava in prossimità della linea di chiusura dello stampo, e un filo di materiale dove c'è l'ugello. Lo stampo, essendo in metallo, non è poroso, quindi per far evacuare i gas bisogna fare dei fori (di qualche μm), e volendo attraverso di essi si può anche fare il vuoto all'interno dello stampo. Il metallo però può intasare questi pori, quindi essi possono essere riscaldati localmente per garantirne la pulizia. Lo stampo non può subire shock termici, quindi prima dell'inizio del ciclo di produzione viene riscaldato, mentre durante il ciclo di produzione bisogna raffreddarlo. La pressione viene mantenuta elevata non solo fino a riempimento, ma anche dopo, in questo modo si compensa un po' al ritiro volumetrico, e si migliora la qualità superficiale del pezzo. Colata Centrifuga Lo stampo viene fatto girare ad alta velocità per distribuire meglio il metallo nella cavità dello stampo. Si ereditano alcune caratteristiche positive della colata in pressione, perché di fatto la forza centrifuga comprime il metallo contro le pareti. Quando il metallo si solidifica si contrae e può essere facilmente estratto dallo stampo. Si usa per fare pezzi cavi, come i tubi. Si usa per fare pezzi di grande dimensione. Vantaggi: - alta densità: quindi assenza di porosità - la forza centrifuga fa si che eventuali elementi residui, che hanno una diversa densità, vadano a disporsi verso l'interno, e quindi sono facilmente eliminabili per asportazione di truciolo - la forza centrifuga si oppone al ritiro volumetrico, quantomeno nelle prime fasi, prima che si formi la pelle rigida, quindi si ha un buon controllo del diametro esterno - i tubi che si producono sono senza saldatura, e questo garantisce una resistenza superiore - buona finitura superficiale, siccome lo stampo è metallico Svantaggi: - non si ha un buon controllo del diametro interno, che è regolato solo dalla forza centrifuga Campi di applicazione: - configurazione orizzontale: produzione di tubi di lunghezza elevata senza saldature - configurazione verticale: piccoli pezzi Forza centrifuga: Forza di gravità: Il rapporto si indica come GF (G Factor): Dal GF si estrae il numero di giri a cui far ruotare la macchina: Per avere una buona aderenza la forza centrifuga deve compensare la forza di gravità: Forni Forno a Cupola (cubilotto) Ci sono diversi ingressi, in alto e a metà. Mentre il metallo viene fatto uscire dal basso. Viene usato principalmente per la fusione della ghisa. C'è un ventilatore che crea la corrente d'aria necessaria a far avvenire le reazioni chimiche con l'ossigeno. Anche chiamati forni a combustibile a "riscaldamento indiretto". Il metallo non è in contatto diretto con il combustibile. Il metallo è contenuto in un "crogiolo", ovvero un contenitore fatto da materiale refrattario Ne esistono di vari tipi. Usato per materiali non ferrosi. Forno a Crogiolo Forno a Induzione Si basa su un campo elettromagnetico generato da delle spire avvolte attorno ad un recipiente di materiale refrattario. Permette di avere dei moti, che consentono un ottimo miscelamento. Si ottiene un metallo fuso di ottima qualità e purezza, dato che il miscelamento evita segregazioni di masse metalliche. Usato per alluminio, acciaio e ghisa. Siviera Sono dei recipienti che permettono di trasportare il metallo fuso. Durante il trasporto il metallo perde temperatura molto velocemente, e si ossida. Dato che le scorie hanno una minore densità, si cerca di versare il metallo dal fondo, per avere un materiale più puro. Forno a Combustibile È a "riscaldamento diretto", il metallo è a contatto con il combustibile. * nella preparazione del grappolo 1 ottima qualità - 4 pessima qualità Accuratezza perché in pressofusione e centrifuga sono sottoposti a pressioni Asportazione - Taglio Libero Ortogonale: - Processi "Complessi": Mentre di solito utensile e pezzo si scambiano forze tridimensionali, nel taglio ortogonale si ha un comportamento bidimensionale, che si ripete identico sulla terza dimensione. È poco usato in ambito industriale. - Tornitura - Foratura - Fresatura - Rettifica Tornitura Foratura Fresatura Periferica Fresatura Frontale Utensile monotagliente Utensile a taglienti multipli Moto di Taglio: pezzo utensile utensile utensile (Cutting) Moto di Avanzamento: utensile utensile (Feed) Una punta elicoidale (per la foratura) è dotata di 2 denti. Una fresa invece è dotata di più denti. Utensile da tornitura Tasso di asportazione del materiale (Portata): velocità di taglio avanzamento (distanza percorsa dall'utensile in un giro del pezzo) profondità di passata (è una differenza di raggi) Tre parametri fondamentali dell'asportazione di truciolo Taglio Ortogonale sovrametallo Per avere asportazione di truciolo ci deve essere un moto relativo. Non importa se è l'utensile o il pezzo a muoversi. Nella realtà la deformazione plastica che permette di asportare il truciolo non avviene lungo un singolo piano di scorrimento, perché sarebbe necessario avere accelerazione infinita. Però in buona approssimazione possiamo considerarlo tale. Il "petto" e il "dorso" intersecandosi individuano il "tagliente". angolo di spoglia superiore positivo angolo di spoglia superiore negativo cutting / Fianco Siccome le forze che utensile e materiale si scambiano sono molto elevate, bisogna cercare di irrobustire l'utensile. Per conferire all'utensile una sezione resistente maggiore, è bene avere un angolo β il più grande possibile, e quindi un angolo α il più piccolo possibile. Tuttavia, a causa del "ritorno elastico": dopo il passaggio del tagliente, la superficie appena lavorata si rialza un po', per rilasciare un po' dell'energia di compressione alla quale è stata sottoposta, quindi α non deve essere troppo piccolo, altrimenti l'utensile striscerebbe contro il materiale appena lavorato Avere γ maggiore agevola la formazione di truciolo, perché il truciolo viene meno deformato. Se invece γ è più piccolo, o addirittura inferiore a 0, l'operazione di asportazione è molto più gravosa. Quando γ = 0, si parla di "spoglia neutra". angolo di spoglia superiore angolo si spoglia inferiore ("dorsale") deformazione a taglio: per spostamenti infinitesimi Se φ è piccolo, la cot(φ) aumenta, quindi γ (deformazione a taglio) tende a diventare molto grande. Se γ è negativo, tan(φ - γ ) aumenta, quindi γ tende a diventare grande.0 Il punto C a causa della deformazione è andato a finire nella posizione A. D 0 Quindi quando φ è piccolo, e γ è piccolo o negativo, gli sforzi di taglio sono elevati.0 "zona di deformazione terziaria" é dovuta al "ritorno elastico" Noi non la considereremo, ne teniamo conto solo non avendo α troppo bassi. Dove gli sforzi sono alti il materiale tende all'incrudimento, e quindi tenderà a non scorrere, e questo genera il "tagliente di riporto", che va sempre ingrossandosi fino a quando si rompe e crea residui di materiale incrudito molto duri, che un po' sono sul truciolo, e possono rovinare l'utensile, un po' rimangono sulla superficie del pezzo. Per risolverlo si aumenta la velocità di taglio, così si aumenta la temperatura, che fa prevalere il softening. È quello con la finitura migliore, è poco corrugato. Si ha per temperatura alte, quindi per velocità di taglio e di deformazione alte. Aumenta il softening, per questo scorre bene. Il problema è che il truciolo sarà molto lungo. Il materiale non fluisce bene, e si formano molte fratture. Visto che il truciolo non è continuo, non è necessario fermare la macchina per rimuoverlo, perché si sgretola da solo. Tipico delle ghise. Tipico delle leghe che diffondono male il calore, e tendono ad accumularlo fino a che si crea una "faglia", e poi il ciclo riparte. Formazione difficoltosa, forze alte. In realtà lo scorrimento non avviene lungo un piano, ma in una zona: "zona di deformazione primaria". C'è poi una seconda zona di deformazione, detta "zona di deformazione secondaria", perché il truciolo scorre sul petto dell'utensile. Le σ vanno a zero nel punto in cui il truciolo si stacca dal petto. Le σ sono una distribuzione di pressioni, la cui risultante è Fγ . Nella prima porzione le σ sono così alte, che l'attrito che si forma è un "attrito adesivo". Questo attrito adesivo fa sì che l'andamento delle τ è plafonato. I materiali duttili hanno curve a caldo che sono piatte (comportamento plastico prefetto), quindi il materiale potrà reagire con una τ fino a un valore massimo, che è la "τ di scorrimento" (è una caratteristica del materiale). N L'attrito adesivo fa sì che nella prima parte (fino a quando τ è costante), il materiale sia adeso al petto, quindi la formazione di truciolo avviene perché il materiale scorre al suo interno lungo piani paralleli, esercitando la τ di scorrimento. Dopo quel punto l'attrito non è più adesivo, ma è "coulombiano" quindi le τ sono proporzionali alle σ secondo il coefficiente di attrito. Noi comunque consideriamo una forza totale Fγ. Ci sono due tendenze contrapposte da tenere in considerazione: - hardening: all'aumentare della deformazione(e della velocità di deformazione) le caratteristiche di un materiale migliorano (incrudimento). - softening: all'aumentare della temperatura, le caratteristiche di un materiale peggiorano. Tipi di Truciolo Truciolo segmentato β = angolo di attrito (è misto: adesivo e coulombiano) Vogliamo fare l'equilibrio sul truciolo, quindi andiamo a togliere pezzo e utensile, e andiamo a sostituirli con le forze che essi esercitano. (ma noi utilizzeremo sempre il modello coulombiano) Andiamo a scomporre le forze: direzione di taglio forza di avanzamento (feed) forza di taglio (cutting) coefficiente d'attrito: In questo modo siamo riusciti a calcolare le forze senza usare l'angolo d'attrito, che in generale non si conosce. Di solito infatti lo si ricava per via sperimentale proprio grazie a queste ultime equazioni. Queste equazioni hanno come incognite solo la forza di taglio e la forza di avanzamento, che però sono facilmente misurabili, perché possono essere ben identificabili sulla macchina. La forza R dell'utensile e quella R' del pezzo sono uguali ed allineate, perché ci deve essere equilibrio. Sul piano di scorrimento, poiché c'è continuità del materiale, c'è sempre attrito adesivo, quindi bisogna considerare l'area: forza parallela al piano di scorrimento forza normale al piano di scorrimento Tensione lungo il piano di scorrimento: Potenza che il taglio ortogonale assorbe: Potenza assorbita dal motore: Pressione di taglio: Il secondo prodotto è trascurabile: - in taglio ortogonale: perché non si ha velocità di avanzamento - in tornitura: perché la velocità di avanzamento è di almeno un ordine di grandezza inferiore efficienza portata di materiale rimosso (volume rimosso nell'unità di tempo) (è una caratteristica propria del materiale) Modello della Pressione di Taglio (Kronenberg) Kronenberg si è occupato di capire quali fossero i fattori che intervengono sul kc. Quindi in realtà il kc non dipende solo dal materiale, ma dipende anche da: - spessore del truciolo indeformato: il materiale è più difficile da tagliare quando lo spessore h è piccolo - la sezione del truciolo indeformato A - proprietà meccaniche del materiale (temprato, ricotto, ecc.) - geometria (γ ) - velocità di taglio: se la velocità aumenta, il materiale si scalda, e le sue caratteristiche meccaniche (kc compreso) avranno un decadimento - attrito: condizioni di lubrificazione della zona di taglio Quello che fa Kronenberg allora è disaccoppiare l'effetto che ha lo spessore h e l'effetto che ha la larghezza b.D D 0 Questa considerazione si ripete per vari valori di b Diagramma doppio logaritmico Viene fatto in via sperimentale: si fissano diversi valori di h e di b, si misura la forza di taglio, e si calcola il kc. Viene fatta poi una regressione con questi valori, e si trova questa curva: Sperimentalmente si osserva che l'esponente di b ottenuto dalla regressione vale 0: D si fissa è un'esponenziale negativa Quindi kc dipende da kcs(che questa volta è davvero una costante legata al materiale), diviso h dove x è un coefficiente di regressione(che dipende dal materiale dell'utensile).D x pressione di taglio che il materiale esercita quando l'area del truciolo è 1mm2 D A questo punto siamo in grado di calcolare kc in questo modo, e poi usiamo la definizione per calcolare Fc: h però è contenuto anche dentro A , e da questo notiamo che Fc non dipende in maniera lineare da h , visto che nel kc è elevato ad un esponente. Invece Fc dipende in maniera lineare da b, quindi se la lunghezza è doppia, la forza di taglio raddoppia. DD D In questa tabella si considera: - utensile non usurato - spessore del truciolo indeformato di 0,25 mm Se aumenta la durezza, aumenta il kc. Fattore di correzione per la pressione di taglio nel caso in cui lo spessore del truciolo indeformato sia diverso da 0,25 mm. (Si moltiplica kcs per questo valore per ottenere kc) in realtà è una potenza di taglio per unità di volume nell'unità di tempo (in realtà è giusto, però Annoni non lo sa) Kronenberg non ha considerato tutti gli effetti, ma si è soffermato su quello più significativo, cioè quello dello spessore del truciolo. Se lo spessore di truciolo è basso, il materiale reagisce con una pressione di taglio sempre più alta, è come se il materiale resistesse di più. Si osserva infatti che se h tende a 0, la pressione di taglio tende a infinito. Questo fa si che quando passa l'utensile, anziché formare il truciolo, il materiale preferisce essere ricalcato, cioè l'utensile andrà a comprimere il materiale senza che si formi il truciolo. Una parte dell'energia viene immagazzinata come energia elastica, e provoca il "ritorno elastico", un'altra parte invece è energia di deformazione plastica che altera le dimensioni del pezzo. D Cook Trigger Temperatura di taglio Sono formule semiempiriche. diffusività termica Se un materiale è più denso, ha più massa, quindi può contenere più energia. Un materiale con alto calore specifico vuol dire che ha bisogno di tanta energia per cambiare la sua temperatura. Trigger esplicita solo il termine più significativo, mentre condensa tutti gli altri termini in una costante. (è l'angolo tra i due taglienti, tanto più è grande, tanto più l'utensile è robusto) non è il prolungamento del tagliente secondario, è la perpendicolare al tagliente primario dorso piano di riferimento (quindi il tagliente in generale non giace sul piano di riferimento) raggio di raccordo tra tagliente principale e secondario raggio di raccordo tra petto e dorso Il piano di riferimento è la base d'appoggio dello stelo dell'utensile, traslato in alto in modo che passi per il punto di interesse. La barentaura è una tornitura interna. L'utensile si chiama "bareno". La godronatura è un'operazione di deformazione plastica (si usa per fare le impugnature) (m/min)(rpm) (mm/min) (mm/giro) L'avanzamento può essere convertito in velocità di avanzamento: Tempo di lavorazione: Velocità di rotazione: Velocità di avanzamento: Sia all'inizio che alla fine del pezzo si aggiunge una "extracorsa", ovvero si fa partire la lavorazione da parte dell'utensile, prima che l'utensile entri effettivamente in presa col pezzo. Questo permette di ovviare all'incertezza sulle dimensioni del pezzo, che potrebbe trovarsi un po' prima o un po' dopo. Operazioni di Tornitura Con la sfacciatura si possono realizzare superfici piane perpendicolari all'asse del pezzo. Nella smussatura il Kr (o Kre) è diverso, perché la superficie da lavorare non è quella laterale, ma quella frontale. Nella troncatura, se si deve asportare tanto materiale si usano due mandrini, dove di solito uno è "motore", mentre l'altro segue la rotazione. Avere due mandrini è comodo anche per torniture normali, perché evita di dover togliere il pezzo dal tornio e doverlo riposizionare per lavorare anche la parte che era occupata dalle griffe. Basta infatti aprire uno dei due, tanto il pezzo è sorretto dall'altro, evitando così errori di "riposizionamento". Tornio Il basamento deve essere stabile, deve resistere alle forze di taglio, e non deve avere vibrazioni. Il carro, sul quale si monta l'utensile, si muove scorrendo sulle guide. Sulle guide è montata la controtesta, sulla quale è montata la contropunta, che si contrappone al mandrino. La vite madre si inserisce nel carro che ha una madrevite(o chiocciola), e la rotazione della vite mette in movimento il carro. La madrevite però ha un costo elevato, quindi si usa solo se si necessita di una grande precisione sul passo, per esempio nella filettatura, dove l'utensile deve passare più volte nei solchi. Quando invece non serve un passo molto accurato, si usa una barra scanalata, che ha lo stesso principio di funzionamento della vite madre, infatti non si ha un'operazione meno accurata, solo che si perde un po' durante l'inversione del moto, perché c'è il "recupero dei giochi", è lì che si perde accuratezza, per esempio ci può essere una parte di moto a vuoto per far si che i fianchi opposti (della filettatura?) vadano a contatto tra loro e trasmettano il moto. Nel tornio parallelo l'utensile si può muovere anche trasversalmente, grazie a una slitta, ma non lo può fare contemporaneamente al moto longitudinale. Il mandarino è ciò che tiene fermo il pezzo da lavorare. È cavo all'interno, in questo modo il pezzo può essere inserito dal retro, aumentando il ritmo di produzione. Il mandrino e il carro sono rigidamente collegati, quando il mandrino ha fatto un giro, il carro sarà avanzato di f. Le griffe stringono il pezzo, fissandolo al mandrino. Ne bastano 3. Siccome stringono una parte di pezzo che non è assialsimmetrico, le griffe non sono autocentranti, ma vanno regolate singolarmente. 3 non sono sufficienti. La cosa importante è che le griffe siano in grado di trasmettere il movimento rotatorio al pezzo. La brida trasmette il movimento al pezzo. Invece il riferimento (cioè il fissare la posizione del pezzo rispetto alla macchina) è garantito dalle punte. Metodi di Bloccaggio Si usa per pezzi piccoli. Girando la ghiera, i petali della pinza si chiudono. Angolo di inclinazione del tagliente principale Angolo di direzione del tagliente principale Quando kr è diverso da 90º, la forza si scompone in 3 componenti, e nasce una componente radiale. (In realtà c'è anche a 90º, ma è molto piccola) L'inizio della fresatura è più dolce quando kr è minore da 90º. Inoltre in uscita produce meno bava, perché il taglio avviene regolarmente fino alla fine Quando si entra in un pezzo grezzo con un kr di 90º, si va da 0 alla forza massima in un istante, e la parte finale tenderà ad inflettersi piuttosto che essere tagliata e questo genera la bava. Angolo di direzione del tagliente principale e secondario dorso tagliente è la vista laterale - quando λs è positivo, spinge il truciolo lontano dal pezzo - quando λs è negativo, spinge il truciolo verso il pezzo Angoli negativi consentono di ottenere utensili più robusti, e di passare da sollecitazioni di taglio, a sollecitazioni di compressione (come per il γ )0 kr minori consentono maggiori durate del tagliente, ma determinano un aumento della forza di taglio e della forza di repulsione. Per un cilindro kr e kre sono la stessa cosa. Invece per un cono sono diversi. Il problema è che per un cono, il tagliente secondario rischia di andare in "tallonamento". Il tallonamento produrrà uno strisciamento, quindi attrito, quindi temperatura alta, quindi maggiore usura dell'utensile. Quindi dato che kre e kre' sono misure relative, sono quelle che si usano più frequentemente, perché indicano già la distanza dalla superficie, e quindi indicano già l'angolazione residua. Direzione di svolgimento del truciolo λs e kre influenzano la direzione di svolgimento del truciolo: Rompitruciolo "utensile a coltello" l'utensile è perpendicolare al foglio Il motivo per cui il kr(o kre) diverso da 90º fa nascere forze radiali, è perché le azioni di attrito sono dovute allo scorrimento del truciolo. questa condizione rischia di danneggiare il pezzoquesta condizione è pericolosa per l'utensile Direzione di avanzamento Un inserto di questo tipo è "simmetrico" Il kre è sempre 45° sia se si fa tornitura longitudinale, sia se si fa sfacciatura. Un truciolo troppo lungo non va bene, per questo motivo l'utensile ha delle asperità fatte apposta per rompere il truciolo. Sotto all'inserto c'è un "sottoinserto" che ha caratteristiche intermedie tra lo stelo e l'inserto. In questo modo si ha una differenza di materiale più graduale, quindi un "gradiente" delle proprietà meccaniche. Tipi di utensili Un tempo si usavano utensili fatti tutti dello stesso materiale. Poi si passò a saldare un inserto sullo stelo dell'utensile. Ora si usano inserti a bloccaggio meccanico. Tipi di inserti È il più diffuso La barenatura è molto sensibile alle vibrazioni, perché nel caso in cui nasca una forza radiale, essa è difficilmente compensata perché il bareno è molto lungo, e quindi anche la forza radiale avrebbe un braccio molto lungo. Per questo in barenatura si usano inserti di questo tipo. Ha lo stesso angolo del precedente, ma può essere girato tre volte, dato che ha tre taglienti con l'angolo giusto. Però ha un tagliente più corto. Man mano che diminuisce ap, diminuisce anche kre. Rischia di generare vibrazioni perché la forza è sempre diretta verso il centro, quindi c'è una componente radiale. È il più robusto, si usa per operazioni di sgrossatura. Parametri di lavorazione Inflessione del pezzo Bloccaggio a sbalzo: Bloccaggio tra le punte: Bloccaggio autocentrante - contropunta: Si può usare a patto che la lunghezza non ecceda 2 o 3 volte il diametro A produrre l'inflessione è la forza radiale, ma si usa Fc(che è maggiore) per cautelarsi. È un vincolo asimmetrico, e questo fa si che la freccia massima si sposta più lontano dal vincolo più rigido. Col fatto che il pezzo si inflette, e tende ad allontanarsi, ap diminuisce, e quindi il materiale rimosso sarà minore. Il pezzo finale quindi sarà così: Rugosità Superficiale Con utensile "affilato", si indica un utensile con angolo del tagliente molto piccolo (re) Abbiamo visto che di solito si cerca di evitare un kre' = 0, perché si ha "tallonamento", però questo permette di avere una rugosità praticamente nulla, quindi a volte viene usato. Se l'avanzamento è più basso, la rugosità è più bassa. Utensile con raggio di punta nullo (a spigolo vivo) Rugosità Teorica Se il raggio di raccordo è maggiore, la rugosità è più bassa, perché diminuisce la distanza picco-valle. La rugosità massima è la distanza picco-valle Rugosità media aritmetica: mm μm Più i Kre sono piccoli, minore è la rugosità. Utensile con raggio di punta diverso da 0 Formula di Schmaltz: Modello di Schmaltz Se l'avanzamento fosse troppo elevato, sul pezzo rimarrebbero anche tratti rettilinei, dovuti al tagliente. Avanzamento abbastanza basso in modo da avere solo archi di circonferenza: i due taglienti sono inclinati in modo diverso prevarrà quella più stringente, quindi il tagliente con l'angolo più piccolo parabola circonferenza Vogliamo approssimare la circonferenza con una parabola: parabola: (la derivata seconda è la curvatura) (l'inverso della curvatura è il raggio) Profilo della rugosità: per Si ottiene esattamente la formula di Schmaltz Più aumenta il raggio di raccordo, più la rugosità si abbassa. asintotici Anche in fresatura frontale si possono definire concordanza e discordanza. Fresatura Frontale Il dente non deve essere troppo grosso, infatti è ulteriormente inclinato dopo α , perché bisogna far evacuare il truciolo, perché anche se non è continuo come in tornitura, potrebbe essere comunque piuttosto lungo. Quindi la fresa ha un limite del numero di denti che può avere. Avere più denti permette di distribuire meglio il lavoro, quindi la fresa dura di più a parità di parametri, oppure permette di aumentare la velocità. Inoltre stabilizza di più, si hanno meno oscillazioni delle forze di taglio. - Nella parte inferiore c'è discordanza, quindi la fresa spinge contro l'avanzamento del pezzo. - Nella parte superiore c'è concordanza, quindi la fresa spinge a favore dell'avanzamento del pezzo. Se si mettesse la fresa allineata con l'asse del pezzo, gli archi in concordanza e in discordanza sarebbero uguali, e quindi si avrebbe equilibrio, e la fresa non vibrerebbe. Questo però vale solo se il numero di denti è infinito, in realtà si avrebbe solo un "apparente equilibrio" tra le azioni dei denti. Dato che i denti sono in numero discreto, ho equilibrio solo se due denti sono in posizione simmetrica rispetto all'asse del pezzo, ma un istante dopo essi si muovono nella stessa direzione, in maniera asimmetrica, quindi non ci sarà più equilibrio. Per questo motivo il centro della fresa non è allineato con l'asse del pezzo. (Generalmente si fa prevalere la discordanza, ma questo è un retaggio del passato) Il passaggio tra discordanza e concordanza non avviene in corrispondenza del centro della fresa (cioè in B), perché c'è anche la FcN. Il passaggio avviene quando la F diventa verticale, NON la Fc. In direzione trasversale non si hanno problemi, perché la FfN ha sempre la stessa direzione, quindi il bloccaggio del pezzo è facile. Solo in direzione assiale ci può essere instabilità, se non si sceglie adeguatamente la posizione del centro fresa. La rottura va evitata a priori, perché è imprevedibile. L'usura invece non può essere evitata, ma è prevedibile. Discordanza: denti molto resistenti, molto duri e fragili. Concordanza: denti molto tenaci, non fragili. Il tratto in presa, e quindi anche la lunghezza del truciolo, è maggiore in discordanza. 0 piano di riferimento In fresatura il piano di riferimento è il piano passante per il centro della fresa e per il tagliente. come posizionare la fresa Fresatrici Fresatrice a ginocchio orizzontale e verticale Fresatrice Universale Fresatrice a Cannotto Fresatrice a Banco Spesso tornitura e fresatura convivono. C'è un utensile "motorizzato", che può ruotare, e può fare delle fresature. Chiaramente la sua potenza è inferiore a quella di una fresa normale. Tornio-Fresa La slitta si può orientare. Il mandrino è ad asse orizzontale. Permette di evacuare bene il truciolo. Quelle ad asse verticale sono più flessibili però. Esempio di un processo di torni-fresatura: asse di rotazione della fresa Angoli in fresatura piano di riferimento piano di riferimento tagliente principale tagliente secondario petto Il piano di riferimento in fresatura è il piano passante per l'asse di rotazione della fresa, e per la punta dell'utensile. Quando il piano di riferimento coincide con il piano del foglio, ci si può riportare al caso della tornitura per definire gli angoli. Per verificare gli angoli di una fresa si usa un "presetter", che è una macchina ottica, come una videocamera. Di solito però si misura l'inclinazione del tagliente e del petto lungo la direzione assiale della fresa, e la direzione radiale, invece che misurare γ0 e λs rispetto al tagliente, dato che il tagliente può essere a sua volta inclinato in vari modi. Gli angoli misurati dal presetter sono: - : angolo di spoglia assiale - : angolo di spoglia radiale per trovare γf bisogna congiungere la punta del dente con il centro fresa, e prolungare il tagliente Fresatura Frontale sezione di truciolo indeformato Descrizione del moto di una fresa È la composizione di: - un moto di trascinamento (del centro fresa) - un moto relativo (moto circolare) fronte di taglio è una cicloide Il dente successivo percorrerà la stessa cicloide, traslata in avanti di fz. La rugosità è la distanza tra le creste e le valli, quindi per diminuirla: - si aumenta il numero di denti - si diminuisce l'avanzamento in questo modo le porzioni di metallo lasciate dai denti sono minori. Fresatura Periferica metallo lasciato dal passaggio di un solo dente fronte di taglio Calcolo rugosità della forma Dato che fz << D, per il calcolo delle forze gli archi di cicloide = archi di circonferenza~ Forze Fresatura Periferica arco di circonferenza ( ) Possiamo approssimarlo a un triangolospessore di truciolo massimo (il tagliente è al piano del foglio) area della sezione di truciolo indeformato Calcoliamo la forza di taglio agente su un singolo dente: unica variabile (momento di taglio complessivo) Dato che lo spessore di truciolo varia con una funzione sinusoidale, la potenza in fresatura NON è costante. quando il dente esce dal pezzo Se ci fosse un dente solo la potenza media sarebbe molto bassa, ma dato che ci sono più denti, la potenza media sarà molto più alta. Inoltre con più denti la potenza ha un'escursione picco-valle molto più ridotta, e questo la rende molto più stabile. Questo procedimento permette di determinare la potenza istantanea, a noi però interesserà la potenza media Potenza Istantanea (Se numero medio di denti in presa < 2)_ Calcoliamo il momento di taglio di un dente, e poi quello complessivo: Calcoliamo la potenza complessiva: Calcoliamo ora la forza media (sempre di un singolo dente): Calcoliamo il momento medio: (momento di taglio complessivo) Calcoliamo infine la potenza: rpm mm min mm mm N mm2 perché è il fronte di avanzamento Bisogna stabilire quanti denti mediamente sono in presa: = passo angolare Denti della fresa: Numero medio di denti in presa: Spessore medio del truciolo: si sta dividendo quest'area per la lunghezza dell'arco φ(rad) Potenza Media (Se numero medio di denti in presa > 2, se no si usa l'approccio alla potenza istantanea) La situazione peggiore è quando c'è lo spessore massimo del truciolo. Se ci sono più denti, per calcolare in maniera conservativa la potenza massima basta mettere un dente nel punto di uscita, dove appunto lo spessore è il massimo possibile, e poi sottrarre il passo angolare φ0 per vedere se ci sono altri denti in presa, si calcola la potenza istantanea di tutti i denti in presa, e si sommano questi valori. Rugosità Fresatura Periferica La rugosità effettiva è quella lasciata dal passaggio di due denti consecutivi, non quella lasciata da un singolo dente. Andiamo a scrivere le relazioni della cicloide: sempre perché Valutiamole nel punto C: come già visto altre volte la velocità di avanzamento è trascurabile rispetto alla velocità di taglio asintotici asintotici asintotici Sostituendo ω•tc in questa espressione troviamo: abbiamo trovato esattamente Schmaltz È logico che venga come in tornitura, perché anche lì la traccia lasciata era fatta da archi di circonferenza. In alcuni casi però si considera l'avanzamento al giro, in questo modo si sovradimensiona la rugosità, questo perché ci possono essere errori geometrici, o errori di montaggio della fresa nel mandrino(runout). Il "runout" è una deviazione che si ha su un'albero rotante, cioè il runout fa si che l'albero giri fuori asse. Questo può capitare anche nelle frese. Questo problema geometrico si ripropone una volta al giro, che quindi genera un segnale oscillante, e per questo se si vuole essere conservativi si utilizza l'avanzamento al giro. questo grafico evidenzia l'effetto quadratico dell'avanzamento Fresatura Frontale Se si fa una sezione della fresa, e della superficie appena fresata, si ritrova lo stesso profilo a dente di sega della tornitura. Quindi anche in fresatura frontale si può usare la trattazione dei taglienti non raccordati(se il raggio di raccordo è circa nullo, cosa che si trova su frese integrali, perché si ha una buona rettificazione): Se invece il raggio di raccordo rε è diverso da 0(cosa che avviene tipicamente con gli inserti), la traccia lasciata è simile a quella descritta da Schmaltz nella tornitura: In fresatura periferica nella formula di Schmaltz compariva il raggio della fresa, non il raggio di punta, che essendo molto maggiore, permette di avere rugosità molto inferiori. Quindi la fresatura periferica dà un'ottima finitura. Analogia Tornitura - Fresatura (Forza media) Tornitura: Fresatura: (caso più generale) Sono analoghe, la cosa che permette di passare dalla tornitura alla fresatura, è di mettere hm al posto di fn. Analogia Tornitura - Fresatura (Potenza) Tornitura: Fresatura: Rugosità reale: Effetto dei parametri sulla potenza Ipotizziamo di fare due lavorazioni, a parità di parametri della macchina (n = numero di giri del mandrino, Vf = velocità della tavola). Effettuiamo una prima lavorazione utilizzando un certo numero di denti(es: 8), e poi rimuovendone la metà dalla fresa(es: 4): Il fatto che abbiamo dimezzato il numero dei denti, ha modificato le pressioni taglio, perché ogni dente avrà avanzamento doppio, ciò significa che lo spessore di truciolo sarà maggiore, il che significa che la pressione di taglio del singolo dente diminuisce. Però non diminuisce di un fattore 2, a riprova del fatto che non è un caso lineare. La forza però è area (Am) per pressione di taglio (kcm), e siccome l'area del secondo caso è il doppio, la forza aumenta: Adesso ci si può calcolare anche il momento complessivo, e dato che anche il numero di denti in presa (z) nel primo caso è il doppio (visto che l'arco in presa è sempre lo stesso), il rapporto sarà il doppio rispetto alla forza: Infine per le potenze, il rapporto è sempre lo stesso, perché la ω è sempre la stessa: Si poteva arrivare a questi risultati anche osservando la formula della potenza: Questa trattazione ci permette di dire che se si ha una macchina poco potente, si può eseguire la stessa lavorazione, con la stessa produttività, usando frese con meno denti. Lo svantaggio è che il singolo dente è sollecitato a una forza maggiore, quindi è più vicino al suo limite di rottura. Serve per la finitura. Serve per fare filettature interne. L'utensile si chiama "maschio". La "filettatura" invece è l'operazione con cui si realizza un filetto in tornitura. Il "centrino" ha una vera e propria punta. Le altre punte di solito sono piatte al centro. Ha una punta molto definita perché non spinge molto sui parametri. Non fa un vero e proprio foro, il suo scopo è solo definire il centro. Questo infatti serve alle altre punte per essere guidate, e rendere più stabile e graduale il primo ingresso. Si utilizza per fare una sede piatta, per esempio la sede di un dado. È un'operazione instabile, perché il "lamatore" lavora su una superficie orizzontale. Per lamature di precisione, il lamatore ha un perno con le dimensioni del preforo. Serve per fare uno smusso. Anche alcuni svasatori hanno un perno centrale di guida. Si fa prima della maschiatura, perché se no rovinerebbe il filetto. Di solito per avere un foro molto preciso l'ordine è: centrinatura, foratura, allargatura, svasatura, maschiatura. (giallo) Punta multidiametro: permette di effettuare una lavorazione in una sola passata. (marrone e viola): si può vedere il perno di guida. (verde) Punta "a cannone": si usa per fare fori profondi. Può fare una rapporto di forma (lunghezza/diametro) molto elevato. Un problema della foratura, è che essendo una lavorazione interna, è difficile l'evacuazione del calore, soprattutto se la profondità del foro è molto elevata. Per questo le punte più recenti hanno lubrorefrigerante interno, hanno due canalizzazioni che sfociano sul dorso Di solito si fa con una fresa. Un altro problema poi è proprio l'evacuazione del truciolo. Se è possibile, è meglio avere lubrorefrigerazione interna perché la lavorazione è molto più stabile. Infatti in lubrorefrigerazione esterna c'è un cannello che spruzza il liquido contro la punta, ma se la punta gira molto veloce, avere un getto solo da un lato rischia di destabilizzarla. In più se si hanno materiali difficili da lavorare, con lubrorefrigerazione esterna, bisogna interrompersi più volte, estrarre la punta, far evacuare il truciolo e spruzzare. Il materiale che toglie l'alesatore, ha uno spessore limitato, serve infatti per fare finitura. Lo smusso in punta serve solo per facilitare l'ingresso dell'alesatore in un preforo. L'alesatore è leggermente conico. Il Kre in alesatura è molto piccolo, l'alesatore infatti lavora in condizioni molto critiche, al limite del tallonamento. Siccome h è molto piccolo, la pressione è elevata, pur con forze basse. Per questo i denti sono molto affilati, perché altrimenti ricalcherebbe soltanto il materiale. Il λs è l'angolo di inclinazione dei taglienti rispetto al piano di riferimento, ovvero di quanto sono inclinati i denti (che appunto di solito sono inclinati, non dritti come in figura). Un alesatore ha tanti denti perché come abbiamo visto in fresatura più denti si hanno, più si distribuisce meglio il lavoro di asportazione, per cui ogni dente vede una forza inferiore. Per contro però la coppia e la potenza complessiva richiesta dalla macchina è superiore. Se il preforo è centrato male, l'alesatore non è in grado di correggerlo, e anzi verrà guidato dal preforo, che potrebbe portare a flessione l'alesatore. Gli alesatori per lavorare bene devono essere fatti passare completamente attraverso il foro, compresa la parte cilindrica dopo quella conica, che si occupa di recuperare i ritorni elastici, causati dalla parte conica. Esistono anche alesatori a mano, perché tanto non si hanno problemi di centraggio dell'asse del pezzo. Esistono anche "punte a inserti". Si usano per diametri grandi. Sono meno precise delle punte integrali. Però per diametri grandi conviene, perché si riesce a differenziare i ruoli: il gambo che deve far evacuare il truciolo deve essere più tenace, mentre l'inserto deve essere più duro. Se bisogna realizzare un foro con diametro grande, bisogna coprire tutto il diametro: è possibile avere punte con due inserti diversi, uno per la parte esterna, e uno per la parte centrale. A volte sono fatti anche in materiali diversi, perché nella zona esterna si hanno Vc maggiori, deve resistere a usura, alla temperatura, mentre nella zona centrale ci sono pressioni elevate, e c'è il tagliente di riporto, quindi deve far scorrere meglio il materiale. Esistono anche punte a "enucleare", che rimuovono solo un piccolo strato di materiale, e lasciano intatto un cilindro di materiale all'interno dell'utensile(a volte si può anche recuperare questo cilindro). Permette di ridurre le coppie e le potenze in gioco, perché non trasforma tutto in truciolo. Alesatura D Dato che c'è questa protuberanza, la traccia della rugosità sarà fatta da circonferenze, quindi si può usare Schmalzt, usando come raggio, il raggio della protuberanza, che può essere considerato come un rε. Punte a Inserti Barenatura La baranetura è accomunabile a un'operazione di tornitura interna. Esistono bareni a 2 taglienti, ecco perché possiamo considerarlo anche nella foratura, è come se stessero avvenendo due torniture contemporaneamente. Trapano a colonna Trapano radiale Permette di montare anche pezzi grandi Trapani Parametri di lavorazione Di solito le punte degli utensili sono piatte al centro perché la velocità di taglio al centro è nulla, e quindi il centro della punta non lavora, dato che il braccio è nullo, e quindi si preferisce irrobustire la punta rendendola piatta. Però nei calcoli di solito si trascura. Maschiatura Esistono anche qua maschi a mano, ma bisogna effettuare tre passaggi: prima una sgrossatura dove i denti sono solo abbozzati, per esempio possono essere trapezoidali, poi una semifinitura, e poi una finitura. Usando invece centri di lavoro, si è in grado di ridurre il tempo di lavoro, e quindi si usa un singolo utensile, che ingloba tutta la geometria(cioè le zone di sgrossatura, semifinitura e finitura) e che quindi deve passare completamente nel foro. Anche qua l'imbocco è conico. Di solito i maschi sono a tre taglienti. Il truciolo viene evacuato dal "flûte" C'è un volantino che permette all'operatore di dare l'avanzamento. Questo permette di dare un feedback di forza. Nelle macchine moderne invece non c'è un sensore di forza che dice alla macchina le forze che la punta sta affrontando. Per esempio se c'è un gradiente di durezza, la macchina non se ne accorge, va avanti con gli stessi parametri, e rompe la punta. Attualmente invece le forature vengono fatte sui centri di lavoro. Forze e Potenza in allargatura: La forza di taglio è applicata a metà del tratto in presa. È una coppia di forze, perché i taglienti sono 2. braccio della coppia di forze si fa così perché le forze che stanno agendo sono 2, quindi si sta considerando l'azione di tutte e 2 le forze Forze e Potenza in foratura dal pieno: anche qua si sta calcolando il momento di entrambe le forze Come abbiamo già detto, per i calcoli si trascura il nocciolo centrale. come abbiamo detto prima per convenzione la velocità di taglio si riferisce al punto più esterno Materiali per Utensili Caratteristiche principali: - durezza a freddo: - durezza a caldo: - tenacità: - resistenza all'usura: - conducibilità termica: - coefficiente di attrito: - costo Indica la durezza mentre il materiale non lavora La cosa importante é la durezza a caldo, perché le lavorazioni sviluppano calore, e quindi l'asportazione avverrà a caldo. È l'area sottesa alla curva σ-ε a rottura, cioè quanta energia di deformazione il materiale riesce a immagazzinare. In fresatura, dato che il taglio è sempre interrotto, si creano degli urti, quindi il materiale deve essere più tenace. Se invece si deve fare una finitura in tornitura, quindi dove l'utensile starà sempre in presa, ci si può permettere un materiale più fragile, perché non ci saranno urti. Quindi è richiesta alta tenacità per: sgrossatura, operazioni con taglio interrotto. L'usura è un processo dove due superfici a contatto si scambiano del materiale. L'usura è un fenomeno che non si può evitare, ma è prevedibile. C'è anche usura di tipo chimico, per esempio non si possono usare inserti in diamante con gli acciai, perché il carbonio del diamante e il ferro dell'acciaio hanno grande affinità chimica, e quindi ad alte temperature si genera un legame che strapperebbe il carbonio dal diamante. (La rottura invece non si può prevedere, quindi va evitata, non si può modellare come l'usura.) Perché come abbiamo già detto le lavorazioni avvengono a caldo, e ad alte temperature le caratteristiche meccaniche dei materiali decadono. Quindi se abbiamo un materiale con alta conducibilità termica, il calore evacua più facilmente, e quindi la temperatura sarà minore. Se l'attrito è basso, le forze sono basse. Durezza a caldo e a freddo Acciai rapidi(Speed Steel): tempo fa erano molto utilizzati. (il nome deriva dal fatto che permettevano una maggiore velocità di taglio) Acciai super rapidi(High Speed Steel): dopo quelli rapidi sono stati creati questi. Sono ancora usati perché sono fatti di materiale omogeneo, quindi si riescono ad ottenere spigoli molto affilati, perché i grani sono fini. Carburi sinterizzati: sono almeno l'80% degli utensili sul mercato. A differenza degli HSS, sono materiali disomogenei. Non è una buona idea risparmiare sugli utensili, perché fanno lavorare meglio la macchina, che è ciò che costa di più. (resistenza e tenacità) (durezza a caldo e resistenza a usura) Resistenza alla rottura trasversale (Transverse Rupture Strength) finitura (forze basse, velocità di taglio alte) sgrossatura Durezza e Tenacità si parla di resistenza alle forze di taglio, e il parametro legato alla Fc è proprio f evoluzione storica dei materiali Durezza e Resistenza alla rottura trasversale è una prova di rottura, con la quale si stabilisce questo valore Materiali tenaci, hanno TRS elevato perché se la lavorazione è a forze basse, è stabile, allora si possono usare materiali duri e fragili, che si possono permettere velocità di taglio alte Resistenza all'usura C = velocità di taglio che ci si può permettere affinché l'utensile duri 1 min