Riassunti Tecnologia Meccanica - 1 Parte, Schemi e mappe concettuali di Tecnologia Meccanica

Scarica Riassunti Tecnologia Meccanica - 1 Parte e più Schemi e mappe concettuali in PDF di Tecnologia Meccanica solo su Docsity! RIASSUNTI DI TECNOLOGIA Università degli studi di Brescia Semplici riassunti del corso “Tecnologia Meccanica” erogato per INGEGNERIA GESTIONALE Prof. Luca Giorleo A.A. 2023/24 RIASSUNTO LEZIONE - 21/09/2023 Quando una parte può essere considerata o meno uno scarto? Importante definire: ● Design for Functionality ● Design for Manufacturing ● Design for Assembly Innanzi tutto, dobbiamo capire se la precisione che noi vogliamo ottenere può essere fatta con il processo produttivo che vogliamo utilizzare. La precisione nella trasformazione è quindi elemento fondamentale per la scelta del processo. La trasformazione da noi viene sempre associata ad un cambiamento di forma, ogni processo è una trasformazione del pezzo, può essere anche un trattamento termico. FUNCTIONALITY DESIGN: Nell'esempio del bicchiere, perché il bicchiere funzioni deve essere cavo, di una capienza specifica in modo tale che non sia né troppo pesante, né troppo poco capiente. Queste caratteristiche, dal progettista devono essere tenute in considerazione nel momento in cui deve disegnarlo. MANUFACTURING DESIGN: Se per produrre un bicchiere noi possiamo utilizzare solamente la stampa. Questo non potrà sicuramente essere un cilindro verticale e retto, altrimenti non uscirebbe dallo stampo utilizzato. Con una superficie inclinata, invece, posso tirarlo fuori senza problemi. ASSEMBLY DESIGN: quando nel momento della progettazione si tiene conto anche di come verrà utilizzato il pezzo che stiamo producendo e come dovrà interfacciarsi con altri pezzi che ne completano la funzionalità. (Es: Buco nelle chiavi, non serve alla funzionalità della chiave in se, ma permette di montarci l'anellino per tenerle tutte insieme). PRECISIONE NELLE TRASFORMAZIONI E' impossibile raggiungere sempre lo stesso livello di precisione, non raggiungerò mai le dimensioni del modello iniziale a cui voglio arrivare. Questo perché ci sono sempre dei fattori che vanno a modificare le dimensioni, la struttura, la durezza, ecc.. Se guardiamo lo schema qui sotto, ogni fattore che entra all'interno dello schema è influenzato da dei disturbi (fenomeni poco controllabili). Ad esempio, un fenomeno di disturbo può essere il cambiamento del fornitore dei pezzi, un errore del fornitore o delle condizioni atmosferiche che hanno causato una variazione delle dimensioni del grezzo. Dopo tutte le influenze che si sono scontrate contro la produzione del pezzo, otteniamo non sono un oggetto, ma una famiglia di pezzi dimensionalmente e strutturalmente diversi in base alla quantità di influenze incontrate durante il processo (variabilità di processo). Ma questi pezzi, vanno bene? Le loro caratteristiche bastano per metterli sul mercato? Devono essere all'interno dell'intervallo di tolleranza (non centra nulla con il processo, ma dalla sua funzionalità) Se questo intervallo di tolleranza è maggiore di tutta la variabilità di processo che ho, allora sto lavorando molto bene, se, invece, il mio intervallo è più piccolo, allora inizierò a produrre scarti. 𝑉𝑝 𝑣𝑎𝑟𝑖𝑎𝑏𝑖𝑙𝑖𝑡à 𝑑𝑒𝑙 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑜𝑡𝑡𝑜( ) < 𝐼𝑡 (𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑣𝑎𝑙𝑙𝑜 𝑑𝑖 𝑡𝑜𝑙𝑙𝑒𝑟𝑎𝑛𝑧𝑎) Quale fattore però non sto prendendo in considerazione? Il COSTO Ossia, non fare scarti non significa per forza di star lavorando nella maniera migliore possibile, produrne qualcuno di più ma risparmiare sul controllo di qualità e di processo molto spesso permette di avere maggiori introiti. Quali sono le caratteristiche che vanno a dare dei limiti alla lavorazione/produzione del pezzo ● Macro geometriche: caratteristiche utili alla funzionalità del pezzo, definiscono le dimensioni 1. Tolleranze Dimensionali: Poiché le numerose cause di errore rendono estremamente improbabile l'ottenimento di pezzi con dimensioni identiche è necessario definire l'approssimazione desiderata attraverso l'intervallo di tolleranza. Il sistema ISO definisce l'IT, ossia l'ampiezza di precisione all'interno del quale si vuole stare. L'accoppiamento può essere di tre tipi: mobile (con gioco), stabile (con interferenza) e incerto (quando si possono verificare entrambi). Le classi (lettere) vanno da A a Zc e definiscono lo scostamento che la tolleranza ha dalla linea dello zero, dove posizionare lo scostamento. Sono proprio queste classi a fare la maggior differenza nella scelta del tipo di accoppiamento. 2. Tolleranze Geometriche: vengono implementate sulle tolleranze dimensionali, perché quelle da sole non funzionano. Non sarebbe infatti possibile l'accoppiamento fra un albero e un foro se questi sono perfetti solamente nelle loro dimensioni, importa anche la circolarità, la concentricità, ecc.. Definiscono la rettilineità di un corpo, la planarità, lavorano quindi non su quanto un pezzo è grande, ma con quanta accuratezza viene prodotto, in modo tale da far si che le sue caratteristiche geometriche vengano rispettate (di forma e di posizione) Riassunto delle tolleranze geometriche utilizzate: ● Micro geometriche: lavorano sulle superfici, specialmente sulle finiture micrometriche. 3. Rugosità: Le superfici sono spesso influenzate dal processo tecnologico che le ha prodotte, devo cercare quindi, di capire se sono stati imposti dei limiti di finitura superficiale, capire come misurarle e poi lavorare per cercare di ottenerle. La rugosità può essere fatta anche per: - Ragioni estetiche: diamo molto valore anche alla bellezza del pezzo e la finitura che lui ha. - Sicurezza: la precisione superficiale è molto importante per la sicurezza di assemblaggio. - Coefficiente di attrito e usura: una buona finitura superficiale permette di diminuire gli sforzi dovuti all'attrito e quindi permettere di far durare di più un pezzo. -Facilità di assemblaggio -Migliori conducibilità elettrica Può essere utilizzato per misurare le caratteristiche geometriche del pezzo in esame. MICROMETRO: quando le misure di lunghezza e larghezza arrivano all'ordine del centesimo del millimetro, occorre utilizzare questo tipo di strumento. Non avendo senso creare uno strumento così preciso per molte misure, lui viene costruito per range che non vanno oltre i 25mm. Quindi avremo scale 0-25; 25-50; 50-75. Esistono anche degli strumenti automatici per il calcolo delle misure. CMM: funzionano con il principio delle piezoelettricità, c'è quindi un tastatore che nel momento in cui tocca il pezzo genera un impulso elettrico che invia alla macchina che sta facendo la misurazione. Ovviamente si tratta di investimenti molto costosi, deve valere la pena comprare un macchinario del genere. Ma esiste una macchina meno costosa che permetta però di non dover andare contro agli innumerevoli errori umani che possono influenzare la misurazione? Ad oggi si, esistono degli scanner laser, i quali proiettano un raggio laser sull'oggetto mentre una fotocamera registra il punto di interferenza tra il raggio e l'oggetto. Costano molto meno, intorno ai 30'000€, un prezzo molto più abbordabile per un'azienda. In pochi secondi si può acquisire l'intero pezzo, scansionando completamente il modello e permettere di fare quella che viene chiamata Reverse-Engineering. Una volta che abbiamo parlato della misurazione delle grandezze dimensionale, iniziamo a parlare anche degli strumenti che misurano la precisione superficiale del pezzo. RUGOSIMETRO: misura la rugosità della superficie, tramite alcuni elementi: ● Tastatore: è la parte a diretto contatto con la superficie da misurare, esso interpreta le variazioni di lunghezza misurate lungo l'asse di acquisizione. ● Traslatore: ciò che permette di muovere il tastatore. ● Unità Elettronica: ciò che fa i calcoli. I difetti del rugosimetro? È molto lento nella misurazione. Ad aiutare in questa cosa sono arrivati gli strumenti di misurazione ottica, i quali permettono di mappare (come viene fatto con tutti gli strumenti moderni) in molto meno tempo ed avere una misura sia qualitativa che quantitativa dell'oggetto. RIASSUNTO LEZIONE - 22/09/2023 Dopo aver iniziato la lezione spiegando gli strumenti di misura, il Prof. Giorleo inizia la spiegazione del processo fusorio, premettendo che questo argomento occuperà gran parte del nostro tempo. Saltando la parte storica della fusione, sappiamo che questa è molto importante soprattutto perché ci permette di creare delle forme insolite, difficilmente riproducibili con asportazione di truciolo o altri procedimenti. Innanzitutto, i processi fusori si basano sul far cadere del metallo fuso all'interno di una cavità. Tale cavità è realizzata all'interno di uno stampo, in cui il metallo fuso poi si solidifica e si "stabilizza" in quella forma. Ci sono vari tipi di procedimenti fusori, soprattutto per il tipo di stampo che si utilizza, qui sotto con uno schema rappresentiamo i più frequenti: Quali sono gli elementi che caratterizzano la fusione in terra? Iniziamo col parlare di questa perché comprende al suo interno tutte le problematiche che possono esserci nel fare fonderia. ● STAFFE CONTENITORI: due staffe che occorrono per mantenere la terra nella sua integrità ed evitare che lo stampo si deformi, solitamente sono fatte in metallo. ● IL MODELLO: rappresenta la forma che sto cercando di produrre. ● ANIME: ostacolo il metallo per evitare che riempia quel volume, serve per fare delle cavità all'interno del pezzo. ● SISTEMI DI ALIMENTAZIONE: per far sì che il metallo fuso arrivi allo stampo. ● MATEROZZE: per evitare difetti nella produzione del pezzo, per ora ancora poco importanti. In generale, per la fusione e i processi fusori nessun materiale è limitato, tutti possono essere fusi e tutti possono entrare all'interno di uno stampo. Ma quali sono le caratteristiche che devo cercare all'interno di un materiale per far si che la fusione sia nelle migliori condizioni? ● Relativamente basse temperature di fusione (MAX 1600°): portare il metallo ad una temperatura più alta diventa molto costoso. ● Buona fluidità: così che possa riempire molto bene lo stampo, bisogna evitare che solidifichi e non permetta di fare colata . ● Mantenere una buona omogeneità strutturale durante la solidificazione: se non dovesse farlo potrebbe portare a danni pericolosi non calcolabili e cedimenti imprevisti. ● Fornire dei getti senza difetti Per lavorare l'acciaio io ho differenti processi produttivi realizzabili, ma quando è meglio utilizzare la fusione? Bene, ci sono certe caratteristiche che funzionano meglio di altre. 1. Quando la forma è complessa: per le geometrie complesse, la fusione è sempre meglio della deformazione plastica. 2. Dimensioni del lotto: fare uno stampo per la deformazione plastica ha un costo molto più alto delle fusioni. Quindi, se il numero di pezzi risulta non essere altissimo, conviene produrlo tramite fusione. 3. Dimensione delle parti: nella fusione creare uno stampo più piccolo o più grande occupa più o meno lo stesso, cosa che non avviene nel momento in cui il pezzo viene deformato. 4. Materiale che ha una bassa lavorabilità: come la ghisa, se è difficile deformarlo devo puntare ad un processo fusorio. RIASSUNTO LEZIONE - 27/09/2023 Iniziamo con la progettazione dei cicli di fonderia dei pezzi meccanici che vogliamo produrre, studiando quindi le accortezze progettuali e di processo di cui dobbiamo tener conto. Per incominciare utilizziamo il tipo di fusione in terra (GREEN SAND CASTING), questo è quello più completo perché comprende sia il ciclo di produzione della forma che quello di fusione del materiale. ● Utilizzo degli inserti: per evitare i sottosquadri, posiziono delle altre forme di sabbia all'interno del modello, ogni volta le distruggo e le ricreo per la prossima fusione, mi riparo però dal dover ricostruire il modello intero. ● Piani di divisione complessi: fatti non per forza trasversali, ma obliqui, combinati, basta che funzionino e mi portino ad avere un pezzo meno problematico. Il processo migliore dipende dalla forma del modello, abbiamo capito però che è importante mantenere il più possibile l'integrità dello stampo. ANGOLI DI SFORMO: Un altro aspetto da tenere in considerazione è quello dell'usura del modello. Se noi avessimo superfici piatte e continuassimo a tirare fuori grezzi da questo modello, non è difficile arrivare a pensare che prima o poi questo strisciamento provochi un'imprecisione nel modello, dovuta allo sfregamento. Arrivano in nostro aiuto gli angoli di sformo, cosa sono? Inclinazioni (tabellate) della faccia piatta del modello, per far si che appena noi lo sfiliamo, a staccarsi sia l'intera superficie. Qui sotto rappresentata la differenza e una tabella di riferimento per la scelta degli stessi. RAGGI DI RACCORDO: Nel momento in cui si progetta un modello, bisogna fare attenzione a creare anche dei buoni raggi di raccordo, per diversi motivi. In primis i raggi di raccordo vengono utilizzati per creare pezzi esenti da difetti, in cui togliendolo non causiamo deformazioni al modello. Inoltre, i raffreddamenti non uniformi con i raggi di raccordo vengono sistemati, perché con una distribuzione migliore della massa calda, anche il raffreddamento viene eseguito meglio. Se non dovesse essere applicata questa accortezza, il grezzo estratto potrebbe essere soggetto a debolezze strutturali, cricche non desiderate. Gli spigoli vivi nel modello sono vietati (ERRORE SERIO). SOVRAMETALLO: Altro argomento da trattare è il fatto che la fonderia non può generare pezzi con una qualità superficiale minore dell'IT 17. Mettere troppo sovrametallo costa tanto nella lavorazione successiva, al contrario, se ne metto troppo poco rischio di non averne abbastanza per portarlo in tolleranza. Esistono delle tabelle che in funzione di quella che è la dimensione massima del getto ci fornisce la misura in mm del sovrametallo da tenere sopra al grezzo per poterlo lavorare efficacemente. Il sovrametallo non arriva ai 10 mm massimi di spessore. Qui riportata una di quelle: Avendo l'IT17 circa 4mm di imprecisione, ci sono alcune forme che non si fanno in fonderia (almeno quella in terra), come i fori snelli, lunghi e di diametro proporzionalmente piccolo, oppure fori di piccole dimensioni. Questo perché? I fori snelli perché possono essere deformati nella loro lunghezza, mentre quelli di piccole dimensioni perché faccio fatica ad ottenerlo e mi conviene rimandarlo alla lavorazione successiva. RIASSUNTO LEZIONE - 28/09/2023 ANIME DA FONDERIA: Le cavità interne vengono ottenute tramite le anime da fonderia inserite all'interno della nostra forma. Una volta fuso il metallo queste anime vengono tolte, rompendole tramite delle macchine vibranti. Queste macchine vibranti fanno cadere la terra, il grezzo e le anime. Si può ricorrere alla soffiatura nel caso non bastasse. Nel momento in cui io sto realizzando un pezzo forato, il mio modello non deve avere cavità, ma al massimo delle portate d'anima. PEZZO INIZIALE: MODELLO: FORMA: La fonderia, come detto innumerevoli volte, viene utilizzata quando la forma è particolare e complessa, quindi molto spesso queste operazioni non sono facili, si lavora sulle cavità interne. Per ragioni organizzative le anime solitamente hanno dei colori leggermente diversi dalla terra di fonderia. Passiamo agli esercizi. ES1 Per prima cosa nella risoluzione dell'esercizio inizio a togliere tutte le parti impraticabili nel momento in cui deve essere fatta la fusione, semplificando così di molto la produzione (mandando quindi ai prossimi processi quel dettaglio). Nel caso di questo esercizio, tolgo la cava per la guarnizione e i fori in testa, ottenendo quindi un semplice cilindretto da fondere. DISEGNO: Potrei semplificare ancora di più, andando a togliere anche il restringimento di diametro, questo però porterebbe ad avere un notevole incremento del materiale che poi dovrò asportare, incrementando di conseguenza anche i costi di produzione dell'oggetto. MATEROZZE Alla temperatura di fusione il grezzo ha un volume, raffreddandosi questo andrà a diminuire. La solidificazione avviene dall'esterno all'interno. Sorge però un problema, creo dei buchi, delle imperfezioni. Veicolo una regione dove volutamente si crea questo difetto, per poi eliminarla e con lei anche qualsiasi tipo di difetto del genere all'interno del pezzo. Nell'utilizzare una materozza, però, devo stare attento a questi parametri. 1 Posizionamento della materozza (baricentro termico): Per sapere dove posizionarla devo capire qual è la velocità di raffreddamento e qual è il suo andamento. Per fare questo si possono utilizzare due metodi, il primo un po' grezzo (metodo di Heuvers), chiede di inscrivere dei cerchi all'interno della forma che stiamo per fondere, il raggio più piccolo solidificherà, in teoria, prima degli altri. Posso creare del sovrametallo in alcune zone per permettere un andamento unidirezionale alla solidificazione. Ci sono dei software che aiutano a studiare la solidificazione. In alternativa, posso usare un altro metodo, più matematico, chiamato metodo di Chvorinov. Nelle prossime lezione vedremo degli esercizi legati a questi argomenti. RIASSUNTO LEZIONE - 06/10/2023 La lezione comincia con un ripasso di ciò che era stato detto nelle lezioni precedenti, richiamando la teoria della materozza e del fatto che l'ultimo pezzo che raffredda deve avere attaccato a se una materozza. Per il dimensionamento delle materozze, si possono usare le curve sperimentali di Caine. Caine assume che la velocità di raffreddamento, inversamente proporzionale al tempo di solidificazione, dipenda dal rapporto inverso del modulo di Chvorinov. Ci sono delle semplificazioni del calcolo del modulo, rappresentate all'interno delle slide e ritrovabile anche su internet. È bene comunque pensare che il modello di Chvorinov è un modello di massima, è sempre meglio sovrastimare qualsiasi cosa si stia progettando, partendo dall'idea che A solidifichi dopo B se il suo modulo è maggiore del 10%. [ALCUNI ESERCIZI] Ma in quanti pezzi devo dividere il mio pezzo? Solitamente vengono dati all'esame sempre pezzi facilmente divisibili. Se dovessi avere un cilindro continuo? Non posso prendere il pezzo intero e calcolarci il modulo. In questo caso, divido in più di due parti, per poi capire che il modulo centrale è maggiore degli altri e posizionare la materozza al centro. Ci sono delle tabelle poi per andare ad ottenere le misure corrette per avere una materozza con un determinato modulo. Ad aiutare, poi, ci sono diversi software che portano alla semplificazione del lavoro di calcolo del modulo e del posizionamento. Le materozze per essere facilmente visibili e removibili, possiedono un colletto, un restringimento di sezione, anche quello normale, i colletti vengono coibentati, per evitare che solidifichi prima lui del pezzo, creerebbe un problema. E quante materozze ci servono? Esiste un parametro, detto raggio di influenza, se il mio componente è più lungo di questo raggio dovrò posizionare dei raffreddatori esterni, perché la materozza può non riuscire a fornire abbastanza materiale. Dove k dipende dal materiale che sto fondendo. Dal finito, cerchiamo di fare delle piccole modifiche per far sì che la produzione avvenga nel miglior modo possibile. IL RITIRO Ogni materiale se viene scaldato e poi raffreddato subisce una variazione di volume. La classe di tolleranza viene data dal fatto che sarà difficile gestire tutti questi ritiri ed avere una buona precisione e finitura superficiale. Durante il raffreddamento, quindi, il pezzo si restringe, ma cosa succede se questo restringimento non può essere compiuto (non è libero di muoversi ed andare dove vuole, magari per altri raffreddamenti più lenti contemporanei). Semplicemente si creano delle tensioni, chiamate tensioni di ritiro, che si accumulano all'interno del materiale durante il periodo di ritorno a temperatura ambiente. Alcune tensioni residue possono portare delle deformazioni del mio componente, delle cricche (aperture date dalla tensione, riducono la resistenza meccanica del componente). Nel caso peggiore, queste forze di ritiro non danno luogo a niente di visibile, quindi io utilizzo il pezzo senza sapere che questo possa rompersi molto facilmente. IL SISTEMA DI COLATA Progettare l'insieme di canaline che permettono al metallo liquido di riempire la forma, nella miglior maniera possibile. Analiticamente è impossibile fare questa progettazione, si utilizzano leggi empiriche, date in base alla messa in pratica. CI sono delle divisioni particolari di questo sistema di colata: ● Bacino di colata. accoglie il primo impatto della linea fluida ● Canale di colata: porta la linea fluida dall'esterno fino al piano di divisione della forma ● Canali di distribuzione: preparano il metallo liquido all'ingresso nella forma, rallentandolo ulteriormente, solitamente di forma trapezoidale. Ha numerosi aspetti positivi (posso colare tutto quello che voglio, ottima precisione e finitura, la cera può essere riciclata e possono essere realizzati componenti complessi), però si tratta di un processo molto lento e quindi relativamente costoso. In seguito il confronto tra la fusione a cera persa e la fusione in terra. FUSIONE A SCHIUMA PERSA (LOST FOAM CASTING) Come si usa la fusione a schiuma persa? In pratica viene creato un modello di schiuma polimerica che corrisponde all'effettivo grezzo che si vuole ottenere, con meno sovrametallo del normale perché permette una buona finitura superficiale. Questo modello di schiuma viene inserito all'interno dello stampo cosparso di sabbia (che in questo caso può essere molto più economica). Nel momento della colata del metallo fuso, questo a contatto con la schiuma la vaporizza (facendo uscire i gas dalla sabbia) e sostituisce il volume, creando la forma desiderata. È importante in questa fase ricoprire il modello con una vernice refrattaria per permettere all'onda termica del metallo di non scioglierla prima che il metallo arrivi. Se dovesse succedere, la terra ai lati potrebbe cedere o modificarsi, portando degli evidenti difetti nel pezzo creato. È molto conveniente perché permette di produrre pezzi senza rimuovere il modello, si possono creare pezzi grossi e complessi (come collettori o cilindri). Come difetto ha però che è relativamente costosa, anche se molto spesso è l'unico processo che può essere eseguito. Con questo secondo metodo con modello e forma a perdere, conclude la lezione. EXTRA - 11/10/2023 SPINTA METALLOSTATICA Durante tutto il periodo in cui la lega rimane allo stato liquido, ogni punto e ogni massa di questo materiale fuso sono soggetti ad una pressione che dipende: -Dalla densità della lega -Dalla profondità del punto che noi consideriamo rispetto al pelo libero del fluido. Questa pressione esercita su ogni superficie della forma una forza, chiamata "spinta metallo-statica". La componente verticale della spinta assume un importanza particolare in quanto tende a sollevare la parte superiore della forma e a creare bave di formatura e difetti (getti incompleti). Per risolvere questo problema solitamente vengono posizionati dei pesi nella parte di stampo superiore. È quindi opportuno conoscere il valore di questa spinta anche solo per capire se stiamo agendo nella maniera corretta. Come si calcola la spinta metallo-statica? Il valore della spinta è calcolabile come il prodotto tra la densità del materiale e il volume sovrastante la forma Il valore ottenuto deve essere poi confrontato con il peso dello stampo per capire se è in grado di reggere la spinta del getto. E riepilogando il capitolo sui processi fusori In realtà, io l'ho fatta ma nell'anno accademico 2023/2024 l'argomento delle spinte metallo statiche non verrà trattato. RIASSUNTO LEZIONE - 18/10/2023 DEFORMAZIONE PLASTICA METALLURGICAMENTE Come viene facile pensare è un tipo di lavorazione in cui viene creata una deformazione nella forma di un pezzo, questa deve essere irreversibile, ossia dopo lo scorrimento degli atomi nel reticolo cristallino, se dovessi togliere il carico, il nostro pezzo dovrebbe mantenere gli angoli a lui ceduti, non ritornando alle dimensioni originali. Lavorerò quindi, nel campo plastico prima dello snervamento. Per poter iniziare a ragionare sull'applicazione di questa tecnica di produzione, devo iniziare a conoscere qualche parametro: ● Modulo Elastico (o Modulo di Young) E: è la costante di proporzionalità tra la tensione (lo sforzo) applicata e l'allungamento in campo elastico. Indica la rigidezza del materiale. ● Carico di snervamento Y: più questo è basso tanto saranno minori le forze in gioco per deformare il pezzo. ● Carico di rottura Rm: In cui inizia la strizione all'interno del materiale. ● Coefficiente di Poisson: indica il restringimento trasversale nel momento in cui viene applicato un carico longitudinale, qual è il rapporto tra l'allungamento longitudinale e la strizione trasversale? Qualcuno dei due dovrà pure pagare. Questi elementi definiscono la capacità di un materiale di riuscire ad essere deformato senza rompersi. Le deformazioni possono avvenire in due modi particolari, a freddo o a caldo. I processi di formatura massiva sono caratterizzati da significanti variazioni di forma e deformazioni non banali. Il termine bulk che di solito viene associato si riferisce alle parti con delle superfici relativamente piccole in confronto al volume. Barre rettangolari e billette cilindriche sono forme iniziali di partenza solitamente. Qui sotto riportiamo le principali operazioni. FORGIATURA/STAMPAGGIO Forgiatura: La forgiatura è una tecnica di deformazione plastica in cui un pezzo di metallo viene riscaldato a una temperatura elevata e quindi plasmato con martelli, stampi o presse per conferire la forma desiderata. Ci sono diverse varianti della forgiatura, come la forgiatura a caldo e la forgiatura a freddo. La forgiatura a caldo viene eseguita a temperature elevate, che rendono il metallo abbastanza malleabile da consentire una deformazione significativa. La forgiatura a freddo, d'altra parte, avviene a temperature più basse e richiede una maggiore forza per la deformazione. Nel processo di forgiatura, il metallo può essere lavorato per ottenere una maggiore resistenza e durata, poiché la struttura cristallina del metallo viene alterata durante il processo, migliorandone le proprietà meccaniche. Questo processo è spesso utilizzato per produrre parti ad alta resistenza per applicazioni in settori come l'aerospaziale, l'automobilistico e l'industria manifatturiera pesante. Stampaggio: Lo stampaggio è un altro metodo di deformazione plastica che coinvolge il colata del metallo fuso in uno stampo per ottenere una forma specifica. Questo processo è comunemente utilizzato per la produzione su larga scala di pezzi con complessità geometrica elevata, come parti per automobili, elettrodomestici e componenti industriali. Esistono diversi tipi di stampaggio, tra cui lo stampaggio a iniezione, lo stampaggio ad iniezione di cera persa e lo stampaggio a compressione. Nel processo di stampaggio, il metallo fuso viene iniettato nello stampo e lasciato raffreddare e solidificare per assumere la forma desiderata. A seconda della specifica tecnica di stampaggio utilizzata, è possibile ottenere parti con tolleranze precise e dettagli intricati. Tuttavia, il metallo ottenuto tramite lo stampaggio potrebbe avere una resistenza inferiore rispetto a quello ottenuto tramite la forgiatura, a causa della struttura cristallina diversa. Entrambi i processi di deformazione plastica, forgiatura e stampaggio, sono ampiamente utilizzati nell'industria manifatturiera per produrre una vasta gamma di componenti e parti metalliche con proprietà meccaniche specifiche per soddisfare le esigenze delle diverse applicazioni industriali. LAMINAZIONE La laminazione, invece, è un processo di deformazione plastica che coinvolge la lavorazione di metalli in lastre sottili o in altri prodotti piatti come fogli, lamiere, nastri e piastre. Questo processo è ampiamente utilizzato per la produzione di materiali metallici con spessori uniformi e proprietà meccaniche specifiche. La laminazione viene eseguita in una serie di passaggi che coinvolgono l'applicazione di pressione su un blocco di metallo per ridurre lo spessore e ottenere il prodotto finale desiderato. Ecco un'overview dei principali tipi di laminazione: Laminazione a caldo: In questo processo, il metallo viene riscaldato a una temperatura elevata e quindi passato attraverso una serie di rulli per ridurre lo spessore e migliorare le proprietà meccaniche. La laminazione a caldo è comunemente utilizzata per produrre lastre, piastre, profili strutturali e altre forme piatte di metalli come l'acciaio e l'alluminio. Il processo a caldo è particolarmente vantaggioso in quanto il materiale è più malleabile a temperature elevate, consentendo una deformazione più facile e un controllo più preciso dello spessore finale. Laminazione a freddo: Questo processo coinvolge la laminazione del metallo a una temperatura ambiente o leggermente superiore. La laminazione a freddo è generalmente utilizzata per produrre materiali più sottili con tolleranze precise e una finitura superficiale migliore. È spesso impiegata nella produzione di fogli sottili di metallo per applicazioni in cui è richiesta una maggiore precisione dimensionale e una superficie più liscia, come nell'industria automobilistica, nell'industria elettronica e in quella dell'imballaggio. La laminazione offre diversi vantaggi, tra cui un migliore controllo dello spessore, una maggiore resistenza e una migliore finitura superficiale dei prodotti finali. Inoltre, questo processo consente di ottenere materiali con proprietà meccaniche specifiche, rendendolo adatto per una vasta gamma di applicazioni industriali. La laminazione è un processo chiave nell'industria siderurgica e metalmeccanica, e i suoi prodotti sono utilizzati in settori come l'edilizia, l'ingegneria strutturale, l'industria automobilistica, l'elettronica e molti altri. ESTRUSIONE Estrusione: Il materiale riscaldato viene poi spinto attraverso la matrice utilizzando una pressa ad alta pressione. La matrice definisce la forma della sezione trasversale del prodotto finale, che può variare da semplici profili rettangolari o circolari a forme più complesse. L'estrusione è un processo versatile e efficiente che consente la produzione di una vasta gamma di prodotti con sezioni trasversali complesse e dimensioni precise. Trova applicazioni in diversi settori industriali, come l'edilizia, l'industria automobilistica, l'elettronica, il settore aerospaziale e molti altri settori manifatturieri in cui sono richieste parti con geometrie specifiche e uniformi. SHEET METALWORKING In questo caso, invece, le lavorazioni che vengono citate sono 3 e molto facili da imparare PIEGATURA La piegatura è un processo chiave nella lavorazione delle lamiere e viene impiegata in una vasta gamma di applicazioni industriali, inclusi settori come l'industria automobilistica, l'industria dell'elettronica, la produzione di elettrodomestici e la costruzione di strutture metalliche. Grazie alla sua flessibilità e versatilità, la piegatura consente la produzione di componenti e parti metalliche con forme e dimensioni precise, adattandosi alle esigenze specifiche di progetti e applicazioni. TAGLIO La deformazione di taglio è un processo di lavorazione dei metalli che coinvolge la separazione o la divisione di un materiale metallico in due o più parti utilizzando una forza di taglio. Questa tecnica è comunemente impiegata per tagliare metalli in varie forme e dimensioni, producendo parti e componenti con precisione e accuratezza. I metodi di taglio possono variare in base al tipo di materiale, al suo spessore e alla complessità del taglio necessario. Alcuni dei metodi comuni di taglio includono il taglio meccanico con cesoie, il taglio termico con l'uso di plasma o laser, e il taglio ad acqua ad alta pressione. La deformazione di taglio è un processo essenziale nel settore della lavorazione dei metalli e viene impiegata in molteplici settori industriali, come l'ingegneria meccanica, l'industria automobilistica, l'aerospaziale e molti altri settori che richiedono la produzione di parti e componenti metallici tagliati con precisione. IMBUTITURA Per la creazione di superfici cave come può essere la forma di una pentola, viene spinta la lamiera all'interno di una cavità particolare. Solitamente eseguita a freddo. RIASSUNTO LEZIONE - 09/11/2023 ❑ Usura per Diffusione – Causata dalla migrazione di atomi allo stato solido attraverso l’interfaccia utensile-truciolo ed è originata da processi di mutua solubilità fra alcuni componenti dei due materiali a contatto. ❑ Usura per Adesione – Causata dalla elevate pressioni di contatto fra truciolo e utensile, tali da provocare vere e proprie saldature fra le creste superficiali. ❑ Usura per Scheggiatura – Perdita di materiale in prossimità del tagliente per effetto di urti o pressioni eccessive. ❑ Usura per Deformazione Plastica – Temperature elevate possono ridurre le proprietà meccaniche dell’utensile (tensione di scorrimento). E per ultima, ma non per importanza, l'usura dell'utensile dovuta alla fatica, definita come sforzo ciclico che viene ripetuto nel tempo e applicato nella stessa zona. Per verificare quanto stanno peggiorando le condizioni del nostro utensile si utilizza un valore che viene chiamato Labbro di Usura, perché è quello che si riflette maggiormente sulla qualità della lavorazione. VB max in realtà è calcolato in mezzo perché i picchi all'estremo devono essere scartati. Non danno una buona misurazione dell'usura dell'utensile. L'utensile deve venir cambiato una volta che si raggiunge un determinato valore di usura. Solitamente quando misuriamo con il microscopio un valore di 0.3 millimetri di labbro di usura Come varia l'usura in funzione dei parametri di processo? I parametri principali sono la velocità di taglio, l'avanzamento e la profondità di passata. Più li aumento, più il tempo per raggiungere il VB limite diminuisce. Oltre a questi, però, sono importanti anche i lubrificanti utilizzati (se utilizzati), il materiale del pezzo da lavorare e la geometria dell'utensile che stiamo utilizzando. RIASSUNTO LEZIONE - 15/11/2023 Seconda parte della lezione, vuole iniziare a parlare della tornitura. TORNITURA E LAVORAZIONI Non serve parlare molto di questo tipo di lavorazione, perché si tratta di una di quelle fondamentali e saldo pilastro della tecnologia meccanica. Serve per ottenere superfici assialsimmetriche, solitamente il pezzo possiede il moto di taglio (rotatorio) e l'utensile possiede il moto di avanzamento. È possibile fare diversi tipi di lavorazione: ● Tornitura cilindrica: viene lavorato il materiale esternamente o internamente (in quel caso BARENATURA), si lavora tendenzialmente rettilineamente per diminuire o allargare i diametri e le loro lunghezze. ● Profilatura o Contornatura: per avere degli shapes particolari, permessi dall'utensile che si utilizza ● Intestatura (sfacciatura) o troncatura: quando non si lavora con la lunghezza ma con la larghezza del pezzo, l'avanzamento dell'utensile non segue la direzione dell'asse di simmetria ma va' perpendicolare. La differenza tra troncatura e intestatura sta nella sezione di materiale che viene asportata, nell'intestatura è un piccolo truciolo superficiale, nella troncatura può essere tagliato anche un pezzo di 10/15 cm ● Filettature: esecuzione di un filetto nella parte esterna o interna di un pezzo. ● Gole di scarico: con appositi utensili, vengono fatte per esempio alla fine di un filetto o dove deve essere posizionato un anello elastico ● Foratura: Nel caso dell'utilizzo di un tornio la punta da foratura rimane ferma, a muoversi sarà il pezzo. ● Geometrie Sagomate: procedimento molto costoso, diamo delle forme particolari al pezzo, è una lavorazione che può essere fatta solamente a pezzi in serie. ● Ricalcatura (Godronatura): unico di questi procedimenti senza asportazione di truciolo, il pezzo modificato per deformazione plastica da un utensile particolare, chiamato "godrone". Questo utensile crea in lui dei solchi che formano la zigrinatura, una finitura che migliora la presa che si può avere del pezzo. TORNIO PARALLELO Per capire come possono essere fatte le lavorazioni, bisogna studiare anche il macchinario che viene utilizzato (o almeno, una volta veniva utilizzato). [DA TECHMEC.COM] Il tornio parallelo, insieme al trapano a colonna, è uno dei macchinari più diffusi nelle moderne officine meccaniche, sia per la semplicità d’utilizzo che per la sua grande versatilità: proprio per questo lo si può considerare il padre di tutti i torni esistenti sul mercato. Il tornio parallelo, essendo a tutti gli effetti un tornio a comando manuale, è adatto per la produzione di piccoli lotti e per pezzi semplici e relativamente piccoli (ad esempio con geometria da 5 a 400 mm di diametro e lunghezze fino a 1.500 mm). La potenza disponibile del motore è di alcuni kW, mentre le velocità all’albero mandrino sono nel range di 50-3.000 giri/min. La rugosità superficiale di un pezzo tornito è Ra 3,2 μm, ma in sgrossatura è facile arrivare anche a Ra 12,5 μm, mentre, con alcune accortezze, in finitura si riesce a raggiungere gli Ra 0,8 μm. COME E' COMPOSTA LA MACCHINA UTENSILE? Bancale – Il bancale del tornio sostiene tutti gli organi della macchina e ne garantisce la rigidezza reciproca e il corretto allineamento. Tipicamente è costituito di ghisa per garantirne maggiore stabilità. Sulla parte superiore del bancale si trovano due guide prismatiche su cui scorre il carro. È tipico che in prossimità della testa motrice vi sia uno scarico (o un tratto di guida smontabile) in modo da garantire la possibilità di lavorare pezzi anche di grandi dimensioni. Le guide, rettificate e indurite per resistere all’usura e garantire un basso attrito, sono studiate per vincolare correttamente i gradi di libertà cinematici della controtesta e del carro: infatti, entrambi scorrono guidati da un lato da un piano e dall’altro lato su un prisma. Per evitare distorsioni e deformazioni indesiderate, il bancale in ghisa è sottoposto a invecchiamento o ricottura di distensione prima del trattamento termico di tempra superficiale e relativa rettifica. Sebbene il bancale sia un elemento molto massiccio, vi sono degli alleggerimenti per evacuare i trucioli nella vasca sottostante. Gruppo testa motrice – La testa motrice svolge due funzioni vitali per il tornio: varia la velocità di rotazione della linea mandrino tramite un cambio a ingranaggi e, inoltre, alimenta l’avanzamento del carro tramite la vite madre (per le filettature) e tramite la barra scanalata (per il normale avanzamento). Albero mandrino e mandrino autocentrante – Spesso abbreviato semplicemente con “mandrino”, il mandrino autocentrante afferra e centra il pezzo grazie a delle griffe. Il mandrino autocentrante è accoppiato sull’albero o linea mandrino che è l’albero cavo su cui si monta l’autocentrante. L’albero mandrino prende il moto dal gruppo testa motrice grazie alle ruote dentate calettate su di esso, ed è sorretto dai cuscinetti su cui poi si scaricano le forze di taglio. Controtesta – È situata all’estremità del bancale opposta alla testa motrice e fa da contro-sostegno al pezzo in lavorazione. È libera di scorrere sulle guide del bancale e viene fissata ad esso tramite una leva con