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Scarica Tecnologia Meccanica e più Dispense in PDF di Tecnologia Meccanica solo su Docsity! TECNOLOGIA MECCANICA INGEGNERIA GESTIONALE 2022-2023 Docente del corso: Guido Berti TENSIONI E DEFORMAZIONI TENSIONI Uno stato tensionale sarà individuato dal tensore delle tensioni T, rappresentabile con una matrice 3x3 che presenta sulla diagonale le 𝜎𝑥𝑥, 𝜎𝑦𝑦, 𝜎𝑧𝑧, mentre al di fuori le 𝜏𝑥𝑦, 𝜏𝑥𝑧, 𝜏𝑦𝑧. Il tensore T è simmetrico, dato che gode della reciprocità delle tensioni tangenziali 𝜏𝑖𝑗 = 𝜏𝑗𝑖. Un tensore simmetrico è diagonalizzabile, cioè è possibile trovare un sistema di riferimento x’y’z’ nel quale il tensore delle tensioni T’ diventi diagonale. Cioè diventi una matrice con elementi diversi da 0 sulla diagonale, mentre elementi al di fuori della diagonale nulli. I 3 valori diversi da 0 che si trovano sulla diagonale sono detti tensioni principali e sono gli autovalori del tensore T delle tensioni. TENSIONI PRINCIPALI Per calcolare le tensioni principali del tensore T, bisogna calcolare il determinante della matrice del tensore delle tensioni T meno la matrice diagonale moltiplicata per σ. Il determinante della matrice dev’essere posto uguale a 0. Si otterrà un’equazione del 3 ordine in σ che darà 3 soluzioni 𝜎1, 𝜎2, 𝜎3. Queste saranno le 3 tensioni principali e i 3 autovalori del tensore T. CERCHI DI MOHR Nel piano σ𝜏, considero uno stato tensionale piano in cui ci sono solo tensioni 𝜎𝑥𝑥, 𝜎𝑦𝑦, 𝜏𝑥𝑦. Considero una σ che è la media tra 𝜎𝑥𝑥 e 𝜎𝑦𝑦 e un raggio R dato dalla formula scritta sotto. Il raggio permetterà di trovare un cerchio centrato nel punto C. Il cerchio è una rappresentazione grafica di tutti i possibili stati di tensione che agiscono su un punto di un componente. TENSIONI E DEFORMAZIONI INGEGNERISTICHE Siccome all’inizio il campione si comporta in modo elastico e lo mantiene fino alla tensione di snervamento Y, possiamo dire che la pendenza del tratto iniziale elastico è il modulo di elasticità o modulo di Young. Oltre la tensione di snervamento, si entra nel campo plastico e il comportamento del materiale non è più lineare. Si arriva a un massimo di tensione ingegneristica definita UTS cioè carico ultimo a rottura (è la tensione di rottura). Oltre la tensione di snervamento, lo scarico del campione avviene seguendo una retta parallela alla retta di carico iniziale elastica. Definisco 2 costanti caratteristiche del materiale che sono il rapporto di Poisson v e la costante G. Posso definire la legge di Hooke generalizzata dove la 𝜀𝑥 è funzione sia della 𝜎𝑥, 𝜎𝑦, 𝜎𝑧. TENSIONI E DEFORMAZIONI VERE Le deformazioni vere danno un risultato corretto in quanto avendo una successione di deformazioni posso calcolare la deformazione complessiva come somma delle singole deformazioni, mentre quelle ingegneristiche non garantiscono questa sommabilità. Inoltre: - In campo elastico non vale la conservazione del volume - In campo plastico vale la conservazione del volume CURVA TENSIONE VERA – DEFORMAZIONE VERA Fino allo snervamento Y coincide con quella ingegneristica , poi diventa dove n è il coefficiente di incrudimento. All’UTS (carico a rottura) la variazione di carico è nulla. TOLLERANZE AMPIEZZA DI TOLLERANZA Il sistema ISO prevede 20 diverse qualità di tolleranza IT0, IT01, IT1, IT2,...,IT18 con precisione decrescente. Questo vuol dire che IT0 è il più preciso, mentre IT18 il meno. Individuata la qualità della tolleranza, questa precisione non è esprimibile in termini assoluti, ma dipende dalla dimensione nominale. Cioè l’ampiezza di tolleranza dipende dalla dimensione nominale: cresce al crescere di quest’ultima. IT0 e IT01 sono stati tolti perché sono talmente precisi che non vengono utilizzati se non per gli strumenti di misura. In generale gradi di tolleranza normalizzati: • IT1 a IT4: sono tolleranze già molto precise che vanno fatte su macchine speciali e sono tolleranze tipiche di strumenti di misura come calibri. • IT5: comporta lavorazioni di rettifica e applicazione di pezzi che devono essere accoppiati con estrema precisione La zona di tolleranza ammissibile per un dato diametro è individuata in base a: • Posizione del campo di tolleranza rispetto la linea dello zero, designato mediante una o più lettere (maiuscole per i fori e minuscole per gli alberi) • Grado (qualità) di tolleranza normalizzato designato mediante la sigla IT seguita da un numero La posizione: - è designata da una lettera maiuscola per i fori e minuscola per gli alberi - sono sempre riferite alla dimensione nominale (linea dello zero) - le posizioni contraddistinte con la stessa lettera sono di massima disposte simmetricamente rispetto alla dimensione nominale (nelle lavorazioni si procede infatti allargando il foro e diminuendo l’albero) - la posizione di tolleranza base, contraddistinta dalla lettera h per gli alberi e H per i fori, è quella con scostamento fondamentale nullo Analizzando tabelle si può dire che: - in funzione di vari processi, posso identificare la tolleranza più frequente - più le tolleranze sono piccole, tanto più è elevato il costo di produzione CICLO DI LAVORAZIONE È tutto l’insieme di operazioni necessarie a fabbricare un singolo elemento (o un elemento anche più complesso) attraverso una successione ordinata di processi tecnologici (fusione, stampaggio, lavorazioni per asportazione di truciolo, trattamenti termici o superficiali, …). Per fare un ciclo di lavorazione, devo pianificarlo. La pianificazione del ciclo di lavorazione è una funzione che stabilisce un insieme ordinato di operazioni che permettono a un pezzo greggio o semilavorato di raggiungere, attraverso passi successivi, la forma finale. PROCEDURA DI STESURA DEL CICLO 1. Analisi critica del disegno del progetto: stesura del progetto 2. Scelta dei processi di lavorazione e della sequenza di fasi 3. Raggruppamento delle operazioni in sottofasi 4. Scelta della sequenza delle operazioni 5. Scelta degli utensili 6. Scelta dei parametri di taglio, cioè parametri dell’operazione 7. Scelta o progettazione delle attrezzature 8. Scelta degli strumenti e procedure di controllo 9. Calcolo dei tempi e dei costi di fabbricazione 10. Stesura dei fogli di lavorazione e del part program per MU CNC (macchina a controllo numerico) Per fare l’ANALISI CRITICA del pezzo, devo considerare: - Dimensioni del pezzo: influenzano la scelta delle dimensioni delle macchine utensili e delle attrezzature da impiegare - Tolleranze dimensionali e geometriche: influenzano la scelta delle macchine, dei processi tecnologici, degli utensili e il posizionamento del pezzo - Qualità superficiale: scelta del processo di taglio e tutti i parametri associati - Trattamenti termici: può essere necessario un trattamento termico tra le fasi di lavorazione - Materiale: in funzione del materiale che andrò a lavorare, dovrò scegliere il valore degli angoli caratteristici, il materiale dell’utensile, i parametri di taglio, i dispositivi di bloccaggio - Tipo di greggio: capire da quale grezzo di partenza partire, le superficiali iniziali di riferimento e bloccaggio, quantità di sovrametallo da asportare - Quantità di pezzi da produrre: se pochi esemplari o quantità rilevanti cambia notevolmente il tipo di produzione - Regime di produzione: è legato agli obiettivi aziendali. Si parla di regime economico quando l’obiettivo è il minimo costo di produzione, di regime produttivo quando l’obiettivo è il minimo tempo di produzione. Altri regimi eventuali sono legati a funzioni obiettivo differenti (esempio tasso di profitto) - Disponibilità di mezzi e di macchine: deve sfruttare al meglio la disponibilità di risorse, cioè le ho disponibili o devo fare ulteriori acquisti? - Ubicazione del macchinario, professionalità del personale e automazione del parco macchine TOLLERANZE NELLA FABBRICAZIONE - Le quote con tolleranze devono essere indipendenti - La quota di fabbricazione è definita dalla posizione del tagliente (utensile) Si devono (dovrebbero) verificare gli stessi riferimenti di lavorazione, cioè i riferimenti usati per fabbricare il pezzo devono essere gli stessi di quelli imposti dal progetto. Cioè ci dovrebbe essere una coincidenza tra la quotatura di definizione (presente nel progetto), di fabbricazione (usata per realizzare) e di controllo (collaudo). QUOTA DI FABBRICAZIONE La quota di fabbricazione di una superficie lavorata è definita dalla posizione del tagliente dell'utensile rispetto alla relativa superficie di riferimento. Si deve cercare di assicurare nei limiti del possibile la coincidenza della quotatura di definizione con quella di fabbricazione. TRASFERIMENTO QUOTE Il trasferimento di quota genera una tolleranza più stretta. Il pezzo a sinistra è rappresentato da una lunghezza c e una quota a (data dal progettista), entrambe con una loro tolleranza. Dalla lavorazione partirò probabilmente da un oggetto cilindrico con il diametro grande e dovrò lavorare riducendo il diametro. La quotatura di fabbricazione è che dovrò ottenere complessivamente un pezzo di lunghezza c che ha una parte ridotta di diametro b. Quindi se: - ta > tc : trasferimento quota possibile ma con incremento dei costi di produzione - ta = tc : trasferimento quota al limite della possibilità (tolleranza su b nulla) - ta = tc: trasferimento quota impossibile (tolleranza su b negativa) Supponendo di avere un certo profilo reale: • Linea centrale = linea avente la forma del profilo nominale, tale da rendere uguali la somma delle aree delle valli e quelle dei picchi. È praticamente corrispondente alla linea media • Lunghezza di valutazione ln = lunghezza utilizzata per valutare il profilo esaminato • Lunghezza di base lp, lr, lw = lunghezza usata per identificare le irregolarità che caratterizzano il profilo da valutare (a seconda scelgo tra primario, rugosità e ondulazione) lr = λc, lw = λf, lp = ln MISURE PER RUGOSITÀ In modo analogo a R (misure di rugosità), esistono W (misure di ondulazione). Rt è valutato sulla lunghezza di valutazione, invece Rz sulla lunghezza di campionamento. Rsk sarà positivo o negativo a seconda che sia o meno simmetrico rispetto a 0. Rsk<0 superfici lucidate e piatte, per Rsk>0 per superfici irregolari. Rku=3 abbastanza simmetrico, Rku<3 oscillazioni frequenti, Rku>3 poche variazioni. Parametri rilevabili: Simbologia e interpretazione - Sopra c’è la lavorazione con la quale si vuole ottenere quella rugosità indicata appena sotto la radice - Sotto c’è la grandezza che si vuole misurare - Come dev’essere la solcatura (in questo caso perpendicolare rispetto a dove è posizionato il simbolo) Dalle tabelle posso trovare: - Le relazioni tra rugosità e lavorazioni: le lavorazioni di fonderia sono quelle che danno i peggiori valori di rugosità, le - In funzione di diverse lavorazioni, vediamo il valore minimo, il medio e il massimo di Ra. Se volessi una determinata rugosità tramite un processo che non permette di avere quel valore, o cambio lavorazione o devo attuare lavorazioni successive. - Posso trovare la rugosità media in base alle diverse lavorazioni - Posso avere una correlazione tra rugosità e tolleranza per i diversi processi CURVE TENSIONE-DEFORMAZIONE Posso avere degli schemi ideali delle curve tensione-deformazione diversi a seconda del materiale: a) Perfettamente elastico: materiale ha una tensione direttamente proporzionale al carico o alla deformazione. La pendenza di questa retta è E il modulo di Young b) Rigido, perfettamente plastico: fino a Y il materiale non si deforma, oltre Y si deforma in modo perfettamente plastico. Lo scarico del provino, superato Y, avviene lungo una retta verticale che porta a una certa deformazione complessiva c) Elastico, perfettamente plastico: inizialmente il materiale si comporta in modo elastico (correlazione lineare tra σ e ε) fino a Y. Oltre Y il materiale si comporta in modo plastico, cioè lo scarico avviene secondo una retta parallela a quella inziale elastica e intercetterò l’asse delle ascisse ottenendo una deformazione permanente d) Rigido, con incrudimento lineare: fino a Y il materiale non si deforma, oltre Y presenta un incrudimento, cioè una tensione che aumenta in modo lineare e) Elastico, con incrudimento lineare: primo tratto elastico, oltre Y il materiale entra in campo plastico e lo scarico avviene secondo una retta parallela a quella del tratto lineare iniziale, raggiungendo una deformazione permanente Le linee tratteggiate indicano lo scarico e successivo ricarico durante il test. CURVA TENSIONE VERA-DEFORMAZIONE VERA La curva σ = Kεn parte da 0 fino ad arrivare a frattura. Per qualsiasi valore superiore a σ=Y, si entra in campo plastico. Per ε=1, trovo il valore di K delle σ. Questo vale per la scala lineare. Se invece usassi la scala logaritmica, l’equazione σ = Kεn diventa una retta, dal valore di snervamento al valore di rottura. CRITERI DI SNERVAMENTO Durante la prova su un materiale sono in condizioni pressoché monoassiali, mentre normalmente lo stato tensionale che opera su un pezzo è di tipo biassiale o triassiale. Perciò ho la necessità di confrontare la prova del materiale fatta in condizioni monoassiali con uno stato triassiale. Sulla base dei due criteri posso definire la tensione effettiva o equivalente, usando o il criterio di Guest o il criterio di Von Mises. I criteri di snervamento definiti in generale nello spazio possono essere rappresentati nel piano, dove sugli assi ci sono le 2 tensioni principali. Effetto dell’esponente di incrudimento n sulla forma della curva tensione-deformazione vera: - Per n=0, il materiale è rigido, perfettamente plastico - Per n=1, il materiale è elastico TENSIONI RESIDUE Lo scopo è trovare le tensioni residue che si sviluppano nella flessione di una trave fatta di materiale elastico-incrudente. a) Inizialmente la trave è in campo elastico e l'andamento delle tensioni è lineare, con trazione nella parte superiore della trave e con comprensione nella parte inferiore. Se scarico recupero completamente la deformazione perché rimango in campo elastico. Aumentando M, crescono le tensioni fino al raggiungimento di Y. La distribuzione delle tensioni è lineare b) Aumentando il momento flettente M (oltre il valore della tensione di snervamento Y) si entra in campo plastico e l'andamento non è più lineare c) Ora se si scarica il momento flettente M è come applicare un momento pari a -M però l'andamento delle tensioni è lineare. Lo scarico infatti avviene seguendo un comportamento perfettamente elastico e quindi lineare d) L’effetto finale che troverò nel campione, una volta applicato il momento M, entrato in campo plastico e scaricato, ottengo la distribuzione di tensioni come la sovrapposizione di quelle ottenute in b con quelle ottenute in c.È comunque in equilibrio internamente, ma ha delle tensioni non nulle nella sezione. DISTORSIONE DERIVANTE DA TENSIONI RESIDUE Le tensioni residue possono portare all’apertura della lastra o lamiera con un effetto di bocca di coccodrillo (a). Lo stesso può capitare nelle barre trafilate (b) o nel tubo in parete sottile (c) nel quale una piccola incisione può portare a una linguetta, a un allargamento o a un taglio longitudinale. Inoltre, a causa della presenza di tensioni residue sulla superficie, la realizzazione di un piccolo foro può trasformarsi in un foro di forma ovale. ELIMINAZIONE TENSIONI RESIDUE Le tensioni residue possono essere rimosse: - Applicando un’ulteriore deformazione - Con trattamenti termici, come il trattamento di rilascio delle tensioni o ricottura Eliminazione delle tensioni residue mediante stiratura. a) Ho un pezzo con tensioni residue e materiale elastico-perfettamente plastico, in equilibrio b) Se a questo applico una deformazione in campo plastico (lo allungo), vado a aggiungere questo stato tensionale. La tensione a trazione può raggiungere al massimo Y c) Continuando ad applicare questa tensione, raggiungerò la completa plasticizzazione della sezione a trazione, cioè tutti i punti della sezione raggiungono Y TENSIONE DI FLUSSO Tensione vera e deformazione vera sono rappresentabili come un tratto lineare fino alla tensione di snervamento Y, poi con la relazione σ = Kεn in campo plastico. La tensione di flusso è quella associata a una certa deformazione. 1.2 STRUTTURE DA SOLIDIFICAZIONE La tipologia di struttura che si sviluppa durante la solidificazione dipende dalla composizione chimica del metallo, dallo scambio termico e dal flusso del metallo liquido durante il processo di fonderia. MATERIALI Questo processo si può compiere su: - Metalli puri (Cu, Ag, Al, Au) con un’unica temperatura di fusione caratteristica del materiale - Leghe (acciai, ghise, leghe Al, leghe Mg, leghe Pb, leghe Cu, leghe Zn) con un intervallo di temperatura di fusione in funzione della composizione della lega Ci sono 3 strutture di metalli solidificati in una forma quadrata: a) metalli puri A contatto con le pareti della forma, il metallo solidifica rapidamente poiché le pareti sono a temperatura ambiente. Il fuso sviluppa grani equiassici, cioè delle zone fredde con della grana sottile. Lentamente la struttura tende ad assumere una forma colonnare in quanto i cristalliti crescono in direzione opposta rispetto alla direzione di scambio termico con la forma. Solo i grani orientati in modo favorevole (grani colonnari) crescono in modo preferenziale, cioè verso il centro, mentre gli altri grani risultano bloccati. b) leghe in soluzione solida c) struttura ottenuta alla nucleazione eterogenea di grani 1.3 FLUSSO FLUIDO E SCAMBIO TERMICO Il metallo liquido è versato nel bacino di colata, fluisce nel pozzetto di colata attraverso il canale di calata, poi nel distributore e infine nella cavita della forma. Le materozze servono come riserva di metallo liquido per fornire il materiale necessario a impedire il ritiro da solidificazione. DIMENSIONAMENTO CANALE DI COLATA L’applicazione della conservazione del volume e del teorema di Bernoulli serve per dimensionare il canale di colata: - Atop (Abottom) = area in alto (area in basso) - hbottom (htop) = altezza di dov’è collocata la parte bassa (alta) del canale di colata - Re = numero di Reynolds (regime lento o turbolento) - μ = coefficiente d’attrito della lega o del metallo Per progettare il canale di colata è importante considerare la presenza di flusso turbolento o laminare, tramite il numero di Reynolds che indica il rapporto tra le forze d’inerzia e le forze di natura viscosa. Più alto è Re, più il flusso è turbolento. Forte turbolenza si traduce in intrappolamento d’aria e formazione di scoria. Il tempo di solidificazione è una funzione del volume della cavità e della superficie di scambio termico. PELLE SOLIDIFICATA IN FONDERIA Durante le prime fasi di solidificazione, una pelle sottile inizia a solidificare in corrispondenza delle pareti fredde della forma e con il passare del tempo diventa più spessa. - C è una costante che dipende dal materiale della forma, dalle proprietà del metallo fuso e dalla sua temperatura - n oscilla tra 1.5 e 2 (di solito 2) Se verso all’interno della forma del metallo fuso, attendo un certo intervallo di tempo e quando il metallo è parzialmente solidificato, capovolgo la forma e verso fuori il metallo ancora fuso, in funzione del tempo di permanenza del liquido all’interno della forma, ottengo una pelle più o meno spessa. Dopo 5s dall’inizio della colata si è formata una piccola pelle, dopo 1min la pelle è abbastanza maggiore ma non uniforme e così via. La solidificazione nel pezzo evolve, soddisfando la legge di Chvorinov. RITIRO VOLUMETRICO I metalli si contraggono durante le fasi di solidificazione e raffreddamento. Alcuni metalli si dilatano (ghisa grigia). Il ritiro volumetrico in un getto comporta cambiamenti dimensionali e a volte può portare a cricche. La maggior parte del ritiro volumetrico si ha durante il raffreddamento del getto ormai solidificato. 1.4 FATTORI DA CONSIDERARE TIPI DI FORME Bisogna distinguere in due tipologie fondamentali di forme: • Transitorie = possono essere utilizzate solo una volta • Permanenti = utilizzabili in modo ripetitivo, consentono una facile rimozione del pezzo, sono realizzati in almeno due parti richiudibili tra loro in modo da realizzare la cavità dove effettuare colata e solidificazione) Le due parti che costituiscono la forma (parte superiore e inferiore, cope and drag) possono includere delle anime cioè delle parti mobili per realizzare delle cavità all’interno dell’oggetto. Oltre alla forma c’è tutto un sistema di colata che serve per far passare il metallo/lega allo stato fuso: - Bacino di colata con filtri - Canale di colata - Canale distributore con trappole ferma scorie - Attacchi di colata che porteranno il metallo liquido all’interno della cavità Inoltre, ci potranno essere: - Materozze a cielo aperto o cieche = serbatoi di metallo liquido per alimentare la cavità - Estrattori per staccare e estrarre il pezzo - Sfiati per l’evacuazione dei gas presenti inizialmente all’interno della cavità - Distaccanti per consentire di staccare il metallo diventato solido dalla superficie della forma - Lubrificanti per ridurre l’attrito del metallo liquido quando fluisce nel sistema di colata TIPI DI MODELLO I modelli devono prevedere anche le eventuali portate d’anima, cioè le sedi dove appoggeranno le anime. Il modello può essere: - intero - diviso con spine di centraggio e di assemblaggio: per poter assemblare correttamente le varie parti che compongono il modello e anche allinearle tra loro - placca-modello: prevede la realizzazione di una placca con da una parte un semi-modello assemblato sulla placca - sagoma: per pezzi assialsimmetrici, un profilo che verrà fatto ruotare in modo da scavare la terra da fonderia dandogli la forma voluta VOLUME DI RITIRO Al volume del pezzo bisogna aggiungere il volume delle materozze che dovranno essere alimentate. Inizialmente riempirò tutto il volume del pezzo più quello delle materozze. Le materozze sono essenziali nel modificare la progressione del fronte di solidificazione e nella scelta del layout della forma. Il metallo della materozza non deve solidificare prima del metallo della forma, il volume della materozze deve essere tale da garantire sufficiente metallo liquido per compensare il ritiro del componente in fase di solidificazione. DIMENSIONAMENTO SISTEMA DI COLATA MODELLI DI SOLIDIFICAZIONE PER GHISA GRIGIA E ACCIAIO Inizialmente crescono i primi dendriti che partono dalle superfici di contatto con la forma e crescono verso il centro. Soltanto dopo 11 minuti le dendriti si uniscono al centro della sezione, però il pezzo è in uno stato semi-solido. Il modello di solidificazione, quando la forma è realizzata in metallo, è molto più veloce rispetto al corrispondente di forma in terra. Inoltre, all’aumentare della percentuale di carbonio, cambia la tipologia di solidificazione. Usando lo stampo in terra, in cui la solidificazione è meno veloce, prevale una struttura di tipo dendritica (cresce più lentamente). Usando una forma in metallo la struttura è sempre dendritica ma cresce più rapidamente INDURIMENTO Le forme transitorie sono costituite da: - Silice granulare (sabbia) che costituisce il refrattario - Legante (argilla) - Additivi Questi dovranno reagire tra di loro durante l’indurimento della forma. L’indurimento della forma può essere ottenuto tramite 3 tecniche: Meccanica: Si basa sull’azione vibrante + compressione. L’azione vibrante è volta a far compattare la miscela di silice, legante e additivi. L’azione di compressione è per compattare questa miscela. Questo può essere compiuto: - in un contenitore, realizzando un contenitore in cui viene messo il modello o la terra che dovrà essere stampata da una placca-modello per realizzare la semi-forma corrispondente - nel caso di forme e quindi oggetti molto grandi, questa operazione sarà realizzata predisponendo uno scavo nel terreno, nella creazione di un rivestimento con opportuno materiale refrattario in modo da creare la forma. Poi si devono realizzare eventuali anime o la parte interna della forma e precaricare (tenere serrato) la forma complessiva che sarà tutta inserita nel terreno e precaricata sopra in modo da impedire l’apertura quando verrà versato dentro il metallo fuso È una tecnica che richiede molta manualità, è molto lenta e viene utilizzata per mezzi molto grandi e con un numero limitato di esemplari da realizzare Chimica: Può essere: - un flusso di CO2 (anidride carbonica) che fa indurire la forma - tecnica sabbia-cemento in cui il legante è il cemento. Il cemento con l’acqua e la sabbia reagisce e in un certo intervallo di tempo si induriscono - tecnica del cold box, in cui dei leganti induriscono per effetto di un catalizzatore gassoso Termica: Possiamo distinguere due tecniche: - shell molding: placche-modello metalliche sono montate su casse metalliche preriscaldate a 175°-370°. Della sabbia rivestita di monomero viene sparata all’interno delle casse con una certa pressione e direzione, in modo che impacchi sulle piastre-modello e la sabbia, per effetto della temperatura, riveste il modello e polimerizza. Ottenuto un guscio con la terra da fonderia dello spessore voluto, bisogna montare questi gusci fra loro, inserirli all’interno di un contenitore e riempire il resto del contenitore con sferette di acciaio che sostengono il guscio e ne impediscono la rottura per effetto del peso del metallo che verrà colato all’interno del guscio - microfusione: due processi che sono microfusione a cera persa e a schiuma persa FORME SACRIFICABILI IN TERRA DA FONDERIA DI TIPO CONCHIGLIA La colata in guscio (shell-mold casting) consente di produrre componenti con buone tolleranze dimensionali, buona accuratezza superficiale e a basso costo. a) Un modello realizzato in metallo ferroso o alluminio viene preriscaldato, rivestito con un agente distaccante e chiuso in un contenitore che contiene in parte una terra da fonderia con alcuni granelli di terra ricoperti da un po’ di polimero. b) Il modello con contenitore viene ruotato e la terra da fonderia cade e riveste parzialmente il modello. Ma, visto che il modello è riscaldato, il polimero o si scoglie o polimerizza sul modello, creando un certo strato solidificato che rivestirà il modello (guscio di conchiglia) c) Tolgo il modello e ottengo una certa conchiglia d) Questo viene ripetuto sia per la prima conchiglia sia per l’altra metà della conchiglia, ottenendo due semi-conchiglie che dovranno essere assemblate e serrate fra loro per ottenere la cavità e) Le monto all’interno di un contenitore, all’interno del quale dovranno essere versate delle sferette metalliche che dovranno supportare i due gusci. Poi si versa il metallo/lega dentro alla forma di conchiglia che eserciterà una certa pressione sul guscio che però sarà serrato e supportato dalle sferette di acciaio e perciò non si muoverà. Quando il metallo avrà raggiunto la solidificazione alla temperatura ambiente, si tolgono le sferette, si smonta il contenitore, si aprono le due conchiglie (danneggiandole) e si estrae il pezzo che poi dovrà essere pulito togliendo materozze e canale di colata. I gusci sono leggeri e sottili e quindi permettono ai gas di fuoriuscire durante la solidificazione del metallo. Le pareti sono relativamente lisce, risultando in minore resistenza al flusso del metallo fuso e consentendo di realizzare componenti con angoli più acuti e sezioni più sottili. COLATA IN FORMA REALIZZATA IN GESSO O IN CERAMICO I processi di colata con forma in gesso o in ceramico sono processi di colata di precisione grazie all'elevata accuratezza dimensionale buona finitura superficiale ottenibili. La colata in forma realizzata in gesso è possibile per leghe di Al, Zn e ottone. Il gesso è una miscela di gesso di Parigi, talco, farina silicea (usati per aumentare la resistenza meccanica) e acqua. a) La miscela liquida viene versata all’interno di un modello, collocato all’interno di un contenitore e viene lasciata asciugare. b) Dopo l’indurimento, il modello viene rimosso ottenendo così una preforma c) La preforma che dovrà essere poi ulteriormente consolidata tramite una cottura che ha anche lo scopo di rimuovere l’umidità ancora presente nella forma d) Le due semimetà vengono assemblate per formare la cavità della forma e preriscaldate a 160° per 16 ore, per far sì che siano calde in modo uniforme e non si siano dilatate o distorte e) Si effettua la colata del metallo fuso nella forma chiusa e precaricata in modo da evitare che si apra durante la colata e si attende la solidificazione del pezzo f) Si rimuove la forza di serraggio, si apre la forma, estraendo il pezzo, togliendo eventuali anime, materozze e canali di colata COLATA IN ARIA O A VUOTO a) Una miscela di terra fine e uretano viene compressa su forme di metallo e cotta con vapore. La forma viene parzialmente immersa nel metallo fuso in un forno a induzione. Il metallo può essere fuso in aria (processo CLA) o a vuoto (CLV). b) Il vuoto riduce la pressione dell’aria dentro la forma portando il metallo fuso dentro le cavità della forma attraverso un attacco di colata situato sul fondo della forma. Viene aspirata l’aria o la forma viene calata ulteriormente in modo che il metallo fuso entri nella cavità c) Dopo il riempimento della forma, si rilascia il vuoto. Bisogna aspettare finché la cavità raggiunge la temperatura di solidificazione d) Si estrae il pezzo solido: la forma si alza, bisogna aprire lo stampo e estrarre il pezzo COLATA CON FORMA A SCHIUMA PERSA (LOST FOAM) Si usa un modello in polistirene che a contatto con il metallo fuso nella cavità della forma evapora. a) Il pezzo non viene realizzato in cera, ma in poliuretano b) Il pezzo viene assemblato con un albero (poi sarà il canale di colata), anch’esso realizzato in poliuretano c) Il modello viene rivestito con della terra da fonderia o tramite immersione in una miscela liquida di refrattario o si spruzza sopra un refrattario liquido. Lo si lascia asciugare e si spruzza finché non si raggiunge lo spessore voluto d) Si fa una cottura a bassa temperatura per consolidare il rivestimento e rimuovere l’eventuale acqua presente. Può essere necessario inserire il modello di poliuretano, rivestito con terra da fonderia, in un contenitore, supportato da terra da fonderia e) Si effettua la colata. Durante la colata, la cavità è ancora piena di poliuretano, però il metallo che arriva ha una temperatura così elevata che fa sì che il poliuretano, dallo stato solido, passi direttamente allo stato gassoso. Questo fa sì che lo spazio prima occupato dal modello in polistirene sia ora riempito dal metallo f) Si attende la solidificazione del pezzo e, raggiunta la temperatura ambiente, si estrae e ripulito da eventuali materozze e canale di colata Il processo è relativamente semplice perché non ci sono linee di divisione della forma, anime o materozze. Il polistirene è molto economico e con esso si possono realizzare facilmente modelli molto complessi. Il processo può essere automatizzato quindi risulta vantaggioso. COLATA IN PRESSIONE Nel processo di colata in pressione, il metallo fuso viene forzato a riempire la conchiglia dalla pressione esercitata da un gas, pressione che viene mantenuta fino a completa solidificazione del metallo nella conchiglia. a) La conchiglia chiusa è alimentata da un tubo refrattario che è collegato a una siviera piena di metallo fuso. La siviera viene riscaldata da un sistema a induzione b) Intorno alla siviera c’è uno spazio libero e dall’ugello entra dell’aria in pressione che riempie la zona e va a esercitare una pressione sul telo libero del liquido, cioè spingerà il metallo all’interno del tubo refrattario che alimenterà la cavità dello stampo c) Quando il pezzo si sarà solidificato, si cessa di alimentare l’aria in pressione, si apre il sistema di scarico dell’aria che farà scendere la pressione all’interno della zona e quindi, non essendoci più pressione sul metallo, si potranno aprire due o più parti del semistampo ed estrarre il pezzo solidificato Oltre all’azione dell’aria in pressione, in realtà si può operar anche con l’azione di depressurizzazione, cioè un abbassamento della pressione all’interno della conchiglia rispetto alla pressione atmosferica e richiamare il metallo fuso all’interno della forma. Questa tecnica favorisce la rimozione di gas presenti all’interno del metallo liquido, consentendo la produzione di pezzi di buona qualità e bassa porosità. COLATA CENTRIFUGA VERA Utilizza le forze di inerzia che si sviluppano a seguito della rotazione per forzare il metallo fuso a riempire le cavità della forma. È utilizzata solo per geometrie cilindriche cave. a) Forma cilindrica cava montata su rulli, uno è un rullo motore, uno è folle (libero). Il rullo motore mette in rotazione la forma cilindrica. La siviera versa il metallo fuso all’interno della cavità tramite il canale di colata, cioè il metallo fuso viene versato in una conchiglia in rotazione b) Il metallo fuso riempie la zona bassa, ma a causa della rotazione, questa viene spalmata sulla superficie, andando a realizzare oggetti cilindrici internamente COLATA SEMI CENTRIFUGA Richiede che le parti da fare siano assial-simmetriche. Lo stampo superiore e quello inferiore vengono colati e serrati fra loro. a) Versando il metallo nel bacino, questo alimenta la cavità. Tutto il sistema è montato su una tavola rotante, perciò il materiale entra e viene spinto a riempire dalla forza centrifuga b) Una volta solidificato, si ferma la centrifuga, si toglie il sistema di fissaggio e si apre lo stampo estraendo il pezzo Simile è il processo centrifuging in cui gli stampi sono poste nelle zone periferiche di uno stampo rotante. a) Versando al centro il metallo fuso, per effetto della forza centrifuga, il metallo fuso viene sparato nelle zone periferiche andando a riempire le varie cavità COLATA SQUEEZE Prevede la solidificazione del metallo sotto pressione elevata. È una sorta di stampaggio di liquido, una combinazione tra i processi di colata e di forgiatura. Le attrezzature da usare comprendono una cavità chiusa da un estrattore, uno stampo superiore che deve dare la forma al pezzo, una siviera di metallo fuso e un estrattore. a) La siviera cola all’interno dello stampo la quantità del metallo fuso necessario b) La siviera si allontana e scende verticalmente lo stampo dando la forma al metallo liquido c) Una volta che il metallo liquido si è solidificato, lo stampo superiore si allontana, l’estrattore stacca il pezzo solido che viene estratto dallo stampo inferiore. Le pressioni risultano maggiori di quelle della pressocolata, ma inferiori a quelle della forgiatura a caldo. PRESSOCOLATA A CALDO Il processo implica l’uso di un pistone che convoglia un volume definito di metallo fuso e lo forza nelle cavità della conchiglia attraverso un ugello. a) La macchina è costituita da una pressa che apre e chiude la forma. Viene movimentata la parte sinistra dello stampo sulla quale sono presenti degli estrattori, che staccheranno il pezzo dalla forma. La cavità è collegata tramite un ugello al sistema di pompaggio, dove c’è del metallo fuso in un contenitore di refrattario b) Il metallo fuso viene aspirato all’interno di un cilindro e poi un pistone dovrà aumentare la pressione. Il metallo viene mantenuto in pressione fino a solidificazione avvenuta - Più veloce - Più omogeneo - Le attrezzatture (pistone e cilindro di iniezione) risultano mediamente a temperature più elevate, quindi è necessario realizzare questa parte della macchina con materiali nobili - Pressioni più basse (35Mpa) - Solitamente usato con leghe basso fondenti PRESSOCOLATA A FREDDO La macchina è molto simile alla pressocolata a caldo, l’unica differenza è che il cilindro è vuoto e viene riempito da una siviera che versa all’interno del cilindro la quantità richiesta da ciascuna iniezione. a) Dopo aver versato nel cilindro la quantità voluta di metallo fuso, il pistone inizierà la corsa e chiude il cilindro e pressurizza la cavità interna iniettando il metallo fuso all’interno dello stampo. Lo stampo è serrato da due sistemi forma superiore e inferiore b) Dopo che il pezzo è solidificato all’interno della cavità, il pistone torna indietro, la forma si apre e gli estrattori estraggono il pezzo - Meno veloce perché richiede il trasferimento della siviera - Meno omogeneo - La temperatura media delle attrezzature è più bassa, quindi non richiedono materiali particolari - Si può arrivare a pressioni più alte (70MPa) - Indicata per materiali alto fondenti 1.8 CONSIDERAZIONI PROGETTUALI RAFFREDDATORI Necessario introdurli per evitare che si formino delle cavità o porosità in certe zone del pezzo. a) Il raffreddatore drena il calore nella zona in modo da evitare che si formi la porosità b) La porosità può verificarsi nella zona ad angolo. Le due pareti solidificano prima della zona nell’angolo e quindi non riescono più ad alimentare la zona che si raffredderà dopo, solidificandosi e quindi non potrà arrivare altro metallo solido a compensare la contrazione. Posso introdurre un raffreddatore da mettere all’interno, che drena il calore per evitare la porosità ELIMINAZIONE DELLA POROSITÀ NEI GETTI a) Per eliminare la porosità nei getti è meglio preferire getti con una graduale variazione, piuttosto che getti con brusca variazione b) Devo cercare di uniformare i moduli di raffreddamento, quindi raccordare in modo da garantire una buona solidificazione Quindi: - si dovrebbero evitare angoli acuti perché agiscono da concentratori degli sforzi e possono causare cricche e rotture - i cambiamenti di sezione nel componente dovrebbero essere armonizzati. Infatti, le zone dove si possono iscrivere cerchi di diametro maggiore sono le più critiche perché è minore la velocità di raffreddamento (punti caldi) TRATTAMENTI TERMICI PER INDURIMENTO SUPERFICIALE Usati per aumentare la resistenza superficiale, alla fatica e all’usura. Le prime 3 tecniche (cementazione) sono operabili solitamente su acciai a basso contenuto di carbonio ECONOMIA DEI VARI PROCESSI DI FONDERIA Un confronto dei vari processi di fonderia per quanto riguarda il costo, andando ad analizzare il costo del prodotto in funzione del numero dei pezzi prodotti. Per colata in terra e colata in gesso (forme transitorie) il costo è pressocché costante. Per processi generali in forme permanenti e pressocolata (forme permanenti) il costo diminuisce all’aumentare dei pezzi prodotti. Inoltre, superati i 100pz, si hanno costi inferiori rispetto alle forme transitorie. L'equazione di p è diagrammata. La pressione aumenta esponenzialmente verso il centro del campione e aumenta all'aumentare del rapporto a/h e dell’attrito. L'area sottostante la curva di pressione rappresenta la forza di ricalcatura per unità di profondità del campione e può essere ottenuta con integrazione. Per calcolare la forza necessaria F per compiere la ricalcatura in condizioni di deformazione piana: La forza di forgiatura F è data dal prodotto tra la pressione media e l'area di contatto: RELAZIONI LEVY-VON MISES Correlano le variazioni di deformazioni principali con le tensioni principali SLAB DELLA RICALCATURA PER UN PEZZO CILINDRICO Abbiamo una barretta cilindrica che viene ricalcata tra due stampi piani. Posso considerare uno spicchio di ampiezza dϑ in un campione cilindrico di raggio r e altezza h. All’interno dello spicchio, considero un elemento di lunghezza dx, distante x dal centro. Secondo lo stesso approccio seguito nel caso di deformazione piana, la pressione p si può esprimere in funzione del raggio x: Passando all’equilibrio radiale: In realtà posso dimostrare che 𝜎𝜗 = 𝜎𝑟 E quindi: Scrivo il criterio energetico: Per calcolare la pressione media che agisce durante la ricalcatura devo calcolare la forza che agisce come l’integrale della pressione su una corona circolare a raggio x e larghezza dx (su questa corona agisce una pressione p) diviso l’area del pezzo cilindrico. Sviluppo l’esponenziale: Al crescere del coefficiente d’attrito μ, la pressione media aumenta. a) Compressione in condizioni di deformazione piana b) Compressione di un cilindro pieno (assialsimmetrico) FORGIATURA IN STAMPO Il componente acquisisce la forma della cavità dello stampo mentre viene deformato a) Abbiamo due stampi superiore e inferiore, la billetta posizionata su quello inferiore. Lo stampo superiore cala e inizia a deformare la billetta, la quale viene ridotta in altezza, comincia a riempire la cavità b) Una parte di materiale fluisce radialmente al di fuori degli stampi generando la formazione di bava che tende a entrare nel canale di bava. Questo canale ha una larghezza radiale ampia e uno spessore abbastanza piccolo, in modo da incrementare, grazie alla forza d’attrito, la resistenza al flusso del materiale, favorendo il riempimento della cavità c) Al termine della formatura del pezzo, la cavità e il canale di bava sono riempiti. Quando si alza lo stampo superiore, si estrae il pezzo. Questo pezzo sarà comprensivo del canale di bava, che dovrà essere rimosso tramite operazione successi La forza di forgiatura F: Man mano che la billetta viene lavorata espande e a un certo punto entra il materiale nel canale di bava. Quando il materiale entra nel canale di bava, per azione dell’attrito e per la sua notevole riduzione di spessore, si incrementa la pressione in questa zona e quindi viene favorito il riempimento della cavità. Il materiale, perciò, tende a riempire la cavità e poco materiale fluisce al di fuori, creando il canale di bava. Inizialmente quando lo stampo superiore è staccato non si registra alcuna forza. Quando lo stampo tocca, inizia a crescere lentamente la F. Ma è quando inizia a formarsi il canale di bava che cambia bruscamente la pendenza della curva. Il canale di bava ha la funzione di garantire la resistenza sufficiente al flusso del materiale senza contribuire eccessivamente all'aumento della forza di stampaggio. La tensione di flusso Y varia da punto a punto in quanto cambiano T, 𝜀 quindi sarebbe bene suddividere il pezzo in zone dove tali valori sono abbastanza costanti e ottenere la forza di forgiatura come sommatoria delle forze. La tensione di flusso dovrebbe infatti tenere conto delle diverse situazioni che si verificano all’interno della cavità e delle zone (diverse temperature, deformazioni e velocità di deformazioni). FORGIATURA IN STAMPI CHIUSI (SENZA BAVA) Il componente formato viene riempire completamente gli stampi senza la formazione di bava. Forgiatura di precisione (near net shape) Gli stampi sono realizzati con una precisione maggiore rispetto agli stampi per forgiatura in stampo. - preciso controllo dello sbozzato di partenza - richiede maggiori forze e potenze - i forgiati risultano più accurati e precisi - ma comporta una maggiore usura degli stampi utilizzati Forgiatura isoterma Gli stampi sono riscaldati fino alla temperatura dello sbozzato. in questo modo viene evitato il raffreddamento del componente in stampo, mantenendo bassi i valori di tensione di flusso del materiale. - gli stampi in leghe di Ni sono alla stessa temperatura del forgiato: per far sì che il pezzo non si raffreddi durante lo stampato - il forgiato non si raffredda e mantiene la propria tensione di flusso Forgiatura orbitale Un utensile tratta una zona limitata del pezzo in modo che deforma solo una piccola parte dell’oggetto e tramite successive deformazioni di altre zone dell’oggetto, riesce a ottenere la deformazione complessiva. È un’operazione incrementale, in cui viene un po’ alla volta deformato tutto l’oggetto. Uno stampo ruota e si muove nello spazio andando a deformare parte dell’oggetto, seguendo un’opportuna traiettoria nello spazio. CONIATURA La coniatura viene compiuta: - spesso in più passi - in stampi chiusi - senza lubrificante - legata a piccoli cambiamenti di forma e serve per migliorare la qualità superficiale e l’accuratezza dimensionale - pressione elevata - può essere fatta a freddo o a caldo, dipende dal materiale e dalla qualità che si vuole ottenere Prende il nome dalla coniatura delle monete, dove a dei dischi di metallo viene data la forma alla geometria creando l’immagine a rilievo. INTESTATURA Operazione di preformatura per l'allargamento della parte terminale di un filo o profilato, per la formatura della testa di una vita o di un chiodo. C’è il problema dell'instabilità al carico di punta. INDENTATURA Un punzone indenta la superficie dello sbozzato per produrre una cavità con una forma specifica. Nel caso di doppia dentatura, la billetta viene indentata contemporaneamente da entrambe le facce opposte del pezzo. RICALCATURA - comporta una riduzione dell’altezza e un allargamento della sezione - può essere fatta tra due stampi piani, di cui uno è fermo e quello superiore scende. Oppure la billetta è incastrata nella parte inferiore e lo stampo superiore scende normalmente. Oppure la billetta è incastrata nella parte inferiore e lo stampo superiore è sagomato in modo da ottenere il pezzo e impedire lo scivolamento. Oppure se la ricalcatura voglio farla in zona centrale, la billetta è incastrata e bloccata sia nello stampo inferiore che superiore. La parte mobile scende, in modo che la billetta riempia la cavità al centro di essa. STIRATURA O SPIANATURA È compiuta in più passi. Stampi o martelli che riducono lo spessore del pezzo in una certa zona, poi si allontanano, il pezzo viene fatto avanzare e di nuovo deformano. Oppure il pezzo può ruotare e viene martellato riducendolo in diametro. 2.2 LAMINAZIONE La laminazione è un processo mediante il quale si ottiene la riduzione di spessore o il cambiamento della sezione trasversale di una billetta tramite forze di compressione applicate da una serie di rulli, detti rulli di laminazione. La laminazione piana permette di ottenere lastre o lamiere, la laminazione di profili permette di ottenere barre o profilati. a) Si parte da una colata continua o da lingotti b) Da queste si possono ottenere: - Bramme: lastre spesse: - Billette - Blumi: billette più corte e più tozze LAMINAZIONE A CALDO Solitamente nelle prime operazioni c’è la laminazione a caldo perché si ha a che fare con strutture iniziali abbastanza grossolane e in manufatti iniziali di elevato spessore che si vuole o ridurre o cambiare la forma della sezione. Per fare queste elevate deformazioni conviene laminare a caldo per ridurre le forze necessarie e evitare di raggiungere condizioni critiche, quali la rottura. a) Si parte da pezzi che devono essere riscaldati alla temperatura tipica della lavorazione a caldo dello specifico materiale. All’inizio si ha una struttura abbastanza grossolana b) Il materiale entra, viene ridotto nello spessore e l’effetto è quello di deformare i grani che si allungano c) Con il raffreddamento si ha anche la formazione di nuovi grani con una crescita locale. Durante il raffreddamento si ottengono grani piccoli e uniformi Quindi con la laminazione a caldo si passa da una struttura a grani grossi a una struttura a grani fini uniformemente distribuiti. La tecnica è usata per ridurre la grana e affinare la microstruttura nei metalli ottenendo un miglioramento della resistenza meccanica e della duttilità del pezzo laminato. LAMINAZIONE PIANA Il pezzo non si allarga: questo è vero se la larghezza è sufficientemente elevata e l’attrito non impedisce al pezzo di allargarsi in quella direzione. Le frecce rappresentano le forze di attrito agenti sul pezzo da parte del rullo. Nel tratto a sinistra le forze di attrito tirano la lamiera dentro il laminatoio, mentre nel tratto a destra si oppongono all’ingresso della lamiera. Il pezzo entra nel laminatoio con uno spessore iniziale h0 e uscirà con uno spessore finale hf. Per continuità della portata: v0ω0h0 = vfωfhf Considerata Vr la velocità periferica del rullo, si definisce slittamento in avanti: La velocità iniziale è più bassa rispetto a quella finale (si deduce anche dal fatto che la portata deve rimanere costante), aumenta man mano che la lamiera passa attraverso il rullo, raggiungendo il massimo in corrispondenza di Vf. Ci sarà un punto, nel quale nel passaggio tra V0 e Vf la velocità del materiale coincide con quella del rullo: in quel particolare punto, il materiale risulta istantaneamente fermo rispetto al rullo. METODO SLAB PER LA LAMINAZIONE Nella zona in cui il materiale viene deformato tra i rulli, lo stato di tensione è simile a quello che si ha nella compressione. Tuttavia, il calcolo delle forze e della distribuzione delle tensioni è più complesso perché le superfici di compatto sono curve. Inoltre nel processo di laminazione a freddo il materiale all'uscita è incrudito e pertanto il valore della tensione del materiale all'uscita è maggiore rispetto a quello di ingresso fra i rulli. Le forze agenti differiscono solamente per la direzione delle forze d'attrito. Usando il metodo dello slab in condizioni di deformazione piana le tensioni possono essere analizzate Consideriamo un caso di deformazione piana del processo di laminazione. In realtà dovremmo considerare contemporaneamente due casi differenti: la zona d’ingresso e la zona d’uscita, perché, considerando l’elemento infinitesimo di lunghezza dx, abbiamo tensioni diverse che agiscono sulle facce. Nella zona d’ingresso l’attrito è rivolto verso destra, tira dentro il materiale, viceversa nella zona d’uscita l’attrito è diretto in modo da opporsi all’ingresso del materiale nel laminatoio (verso sinistra). - 𝜎𝑟=p=tensione radiale - Il tratto avrà un’inclinazione rispetto all’asse orizzontale individuata dall’angolo 𝜑 - h = l’altezza nel tratto preso in considerazione - b è la dimensione ortogonale alla sezione (profondità del pezzo) - La forza che agisce sulla superficie è pari all’area Rdφ moltiplicata per 𝜎𝑟, ne considero la sua componente in x moltiplicandola per sin 𝜑 - Considero la forza relativa all’attrito 𝜏𝐴 e 𝜏𝐵 Dall’equilibrio delle forze orizzontali agenti sull’elemento si ha: Ritornando alla relazione precedente, posso scriverla approssimando angoli molto piccoli e sostituendo Y’. DIFETTI NELLA LAMINAZIONE a) Ondulazione: la lamiera si allunga di più ai bordi che al centro a causa della flessione dei cilindri, che trattenuta dal materiale che non si allunga della zona centrale va in instabilità al carico di punta. Sui bordi si allunga di più e al centro si allunga meno b) Cricche al centro della striscia: eccessiva bombatura provoca una riduzione dello spessore nella zona centrale con formazione di cricche c) Cricche ai bordi: la lamiera si dovrebbe allungare di più ai bordi a causa della flessione dei rulli, ma per i materiali più fragili non si allunga arrivando prima rottura d) Difetto a bocca di coccodrillo: si presenta quando l'attrito è elevato e la lastra presenta elevata presenza di difetti al centro della sezione laminata e) Tensioni residue: possono svilupparsi nelle lamiere a causa di una deformazione classica non omogenea determinata dai rulli. Piccoli raggi dei rulli oh piccole riduzioni di spessore tendono a provocare la deformazione plastica del materiale soltanto nella parte superficiale. Questo voi genera tensioni residue di compressione nella parte centrale tensioni di trazione all'interno della lamiera LAMINAZIONE DI RADDRIZZATURA Operata su: - lamiere piane: lamiera fatta passare su una serie di rulli che deformano plasticamente la lamiera per riuscire a raddrizzarla - barre tonde: usando rulli con andamento parabolico che ruotano e operano una parziale deformazione della barra riuscendo a raddrizzarla. LAMINATOI • Laminatoio duo • Laminatoio trio: abbiamo due riduzioni successive di spessore • Laminatoio a quattro: rulli di lavoro supportati da rulli secondari • Laminatoio tandem • Laminatoio planetario: la gabbia di rulli planetari che vanno a ridurre lo spessore del pezzo • Laminatoio cluster: presenta una serie di rulli guidati che a loro volta si appoggiano a dei cuscinetti. LAMINAZIONE DI PROFILI (SHAPE ROLLING) Consente di produrre dei profilati con un certo tipo di sezione (tipicamente a C, H, L) prodotti su pezzi di una certa lunghezza. Lo sbozzano viene fatto passare attraverso rulli sagomati, portandolo da una sezione iniziale (blumo) fino a una sezione finale pari a quella che si vuole produrre. 1. Formatura del blumo (sbozzato in ingresso) 2. Si sposta parte del materiale dall'anima verso le ali 3. Sbozzatura sia verticale che orizzontale 4. Semifinitura del pezzo tramite rulli orizzontali e verticali 5. Viene data la geometria del bordo, vengono controllate le estremità della sezione del profilato e infine si fa una finitura sia per quanto riguarda la geometria verticale che orizzontale Possono essere prodotti di diverse forme con questo processo: barre, profilati, rotaie, travi a H e a I. TRENI DI LAMINAZIONE La progettazione dei treni di laminazione richiede notevole esperienza e conoscenze per evitare l'insorgere di difetti esterni e interni. a) Si producono dei blumi o degli sbozzati di travi iniziale b) Vengono riscaldati e fatte entrare in un sistema che rimuove gli ossidi presenti sulla superficie esterna dell'oggetto riscaldato c) L'oggetto passa attraverso un primo laminatoio sgrassatore, una serie di laminatoi intermedi che compiono le varie fasi di sbozzatura, semifinitura e bordatura della sezione per arrivare poi allo stadio finitore nel quale viene definita la geometria finale della sezione d) I prodotti finiti devono essere lasciati attendere per essere ulteriormente raffreddati, infine vengono passati in un sistema di calibrazione LAMINAZIONE ANELLI (RING ROLLING) È il processo per produrre anelli, anche di grandi dimensioni, con sezione costante ma di geometria complessa. Un anello di grosso spessore, ma di piccolo diametro, è laminato fino a ottenere un anello di spessore minore e di diametro maggiore, deformandolo tra due rulli, uno dei quali è guidato. Il laminatoio è costituito da due rulli, rullo motore e rullo esterno, tra i quali viene collocato l'anello e ci sono anche rulli finitori con la funzione di laminare la superficie superiore e inferiore dell'anello. a) si parte da un anello piccolo (con un piccolo foro) e un elevato spessore, che verrà poi ridotto aumentandone il diametro e cambiando la forma della sezione b) l'anello iniziale è posizionato tra due rulli, uno movimentato mentre l'altro è folle. Lo spessore viene ridotto riducendo la distanza tra i due rulli L’anello iniziale è prodotto mediante: - taglio da una piastra, usando fiamma ossiacetilenica, taglio a plasma, asportazione di truciolo - punzonatura di un disco pieno: con un punzone si crea un foro al centro del disco - taglio da un tubo a parete spessa La laminazione ad anelli è usata per: - grandi anelli per razzi, missili e turbine - piste dei cuscinetti a sfere e a rulli - bordi delle ruote dentate Vantaggi: - Può essere fatto a temperatura ambiente - Tempi di produzione di solito brevi - Tolleranze dimensionali buone PRODUZIONE TUBI SENZA GIUNZIONE È il cosiddetto processo Mannesmann, un processo a caldo che consente di produrre lunghi tubi anche con parete spessa senza giunzioni basato su laminatoi con rulli tronco conici. Si sviluppano stati tensionali di trazione al centro di una sezione barra piena per effetto di forze di compressione operate sulla barra agenti radialmente. a) Abbiamo una billetta piena che viene riscaldata b) Entra nel laminatoio Mannesmann, grazie al quale si forma una barra forata con un certo spessore della parete c) Viene allungato il tubo d) Calibrazione del foro centrale e) Dopo un ulteriore riscaldamento, viene calibrato per dare la forma finale al tubo PRODUZIONE TUBI CON PROCESSI DIVERSI DAL MANNESSMANN TUBO SENZA GIUNZIONE CON ESTRUSIONE A CALDO Si basa sull’estrusione a caldo e si ottengono dei tubi senza giunzione. Si parte da una billetta cava, la quale viene riscaldata e successivamente introdotta all’interno di un contenitore tramite uno spintore, che costringe la billetta a fluire dentro una matrice (riducendone la sezione), guidata da un mandrino che consente di mantenere la forma desiderata del foro. TUBO SALDATO DI TESTA Si parte dalla lamiera, la quale entra in un forno di riscaldamento e successivamente piegata e operata. Il tubo è giuntato con saldatura e tramite delle operazioni di deformazione plastica può essere ridotto nello spessore/diametro interno o esterno. TUBO SALDATO A RESISTENZA ELETTRICA Alternativa alla saldatura di testa. La lamiera entra in una stazione di formatura, viene formata solitamente a freddo, viene fatta la saldatura mediante la saldatura a resistenza elettrica. Otteniamo un tubo giuntato formato da un processo continuo che può essere tagliato nei pezzi necessari. TUBO FORMATO DA LAMIERA CON PRESSA A U O A O E SALDATO Può essere formato da lamiera, la quale viene pressata con una pressa a U per ottenere una forma in parte piegata ed in parte dritta. Successivamente la lamiera passa nella pressa a O, nella quale la parte superiore dello stampo cambia e dà la forma circolare al tubo, il quale risulta ancora aperto in cima. Viene fatta saldatura interna ed esterna con un processo di saldatura sommersa ad arco. TUBO A SPIRALE SALDATO Si parte da un nastro di lamiera che deve essere contornato e avvolto. Poi si fa una saldatura interna ed esterna sommersa ad arco. Si ottiene una spirale saldata. 2.3 ESTRUSIONE Una billetta circolare è posizionata in una camera e forzata a passare attraverso una matrice. Tipi di estrusione: a) Diretta: c’è un contenitore, una matrice, una billetta e un pistone di spinta che preme sulla billetta e la costringe a uscire passando dalla matrice (tubo dentifricio) b) Inversa: Il punzone preme la billetta contro la parete della camera e il materiale inizia a fluire in direzione opposta passando nel gioco esistente tra punzone e pareti del contenitore c) Idrostatica: la billetta non è direttamente a contatto con il pistone. È sempre all’interno di un contenitore ma è presente un fluido. Il pistone di spinta pressurizza il fluido e costringe il materiale a estrudersi attraverso la matrice d) Ad impatto: il punzone scende dell’alto e deforma il materiale che estrude nella parte di gioco FLUSSO DEL MATERIALE NELL’ESTRUSIONE Se considero un contenitore pieno di materiale con una matrice di estrusione che permette, premendo sul materiale, di estrudere una billetta, vedo che tendono a formarsi delle zone di materiale dove il materiale scorre su se stesso (zone morte dove il materiale tende a ristagnare). La zona morta si sviluppa quando l'attrito all'interfaccia è elevato, mentre il flusso di materiale è omogeneo quando non si ha attrito all'interfaccia. L’angolo ottimale di estrusione è difficile da determinare in quanto: - Lavoro ideale non dipende da α - Lavoro di attrito cresce al decrescere di α perché aumenta la lunghezza di contatto - Lavoro ridondante è legato alle deformazioni non omogenee e cresce assieme a α Sulla base del metodo dello slab e per piccoli angoli si può dimostrare che in presenza di attrito fra billetta e stampo, ma in assenza di attrito tra billetta e contenitore, la pressione di estrusione p è: Se si assume che la tensione dovuta all'attrito sia uguale alla tensione tangenziale di snervamento k e che il materiale fluisca con un angolo di 45° a causa della zona morta Infine, la potenza per attrito sulla matrice (ipotesi di una zona morta a 45°) con una tensione di flusso tangenziale 𝜏 = k = Y/2. Dove dFatt è il contributo infinitesimo della forza di attrito che risulta orientato lungo le x vista la distribuzione al simmetrica delle 𝜏 sul tronco di cono infinitesimo. Per vuoi calcolare la potenza devo moltiplicare una forza orientata in x, cioè vx per la quale vale (portata volumetrica costante) e quindi il contributo infinitesimo della forza di attrito è pari a: Sperimentalmente si ottiene che Ke varia in funzione della temperatura e di diversi materiali ESTRUSIONE A FREDDO C'è un aumento delle proprietà meccaniche dei prodotti che risultano da un forte incrudimento del materiale in quanto il calore generato per la deformazione e l'attrito non sono tali da provocare la ricristallizzazione del materiale. a) In avanti b) Sia in avanti che indietro ESTRUSIONE A IMPATTO Il punzone scende a velocità elevate e impatta il materiale che viene estruso in direzione opposta a quella di avanzamento del punzone. Il punzone scende, impatta sullo sbozzato, inserito in una matrice, che sarà costretto a deformarsi e a fluire all’indietro nel gioco che è presente tra la matrice e il punzone. Il pezzo ottenuto rimarrà incollato sul punzone e quindi il piatto estrattore dovrà staccare il pezzo formato dal punzone. ESTRUSIONE DI TUBI a) È basata sull’uso di un mandrino interno che si muove indipendentemente dal sistema di estrusione. Il materiale, spinto dal pistone, è costretto a fluire tra la matrice e il mandrino b) È basata sull’uso di una matrice a ragno per produrre tubi privi di giunzioni longitudinali. Questa matrice divide il flusso del materiale in varie zone che poi si uniscono fra loro creando un unico pezzo estruso. DIFETTI Oltre ai soliti difetti, uno particolare sono le cricche a forma di freccia. Sono particolarmente insidiose perché non visibili esternamente. Quindi finché il pezzo estroso non viene ispezionato questi difetti non vengono rilevati e possono provocare guasti nell'utilizzo del pezzo. Sono dovute a uno stato idrostatico di trazione che si presenta al centro della billetta in deformazione all'interno della matrice. 2.4 TRAFILATURA La trafilatura è un'operazione in cui la sezione trasversale di una barra o di un filo è ridotta o cambiata nella forma mentre il materiale è trascinato attraverso stampi convergenti. La trafilatura comporta il trascinamento di un filo, di una barra o di un tubo attraverso una matrice convergente diminuendo la sezione ed aumentando la lunghezza. nella maggior parte dei casi la sezione circolare anche se possono essere prodotte sezioni non circolari. Vantaggi rispetto alla laminazione: - miglior controllo dimensionale - minor costo delle attrezzature - particolarmente adatto a sezioni piccole Vantaggi rispetto alla estrusione: - processo continuo - minor costo delle attrezzature - particolarmente adatto a sezioni piccole SLAB DELLA TRAFILATURA Essendo in condizioni di assialsimmetria avremo con una buona approssimazione (cioè trascurando l’effetto dell’attrito sulle tensioni principali 𝜎𝑟 = 𝜎𝜗 =-p MATRICI DI TRAFILATURA - Acciai da utensili - Inserti di carburi sinterizzati supportati da sedi di acciaio - Inserti di diamante supportati da sedi di acciaio Nella trafilatura si ha un’usura dello stampo più elevata all'ingresso perché la pressione sulla matrice è più elevata in questa regione. Sono caratterizzate da: • Zona di ingresso: incanala il lubrificante in modo che il pezzo graffi la matrice • Zona di trafilatura: zona a tronco di cono dove avviene la trafilatura • Zona di calibratura: determina la dimensione finale del pezzo garantendo che anche in presenza di usura della matrice il pezzo esca sempre con le stesse dimensioni • Zona di uscita: se l’uscita della matrice avesse uno spigolo vivo potrebbe sbarbare il filo trafilato producendo particelle fini o polveri che potrebbero inquinare il lubrificante e intasare l’ingresso della successiva matrice 2.5 STAMPAGGIO ROTAZIONE O RADIALE Nello stampaggio radiale una barra o un tubo è ridotto di sezione mediante il movimento radiale di due o quattro stampi. Il movimento degli stampi è ottenuto mediante una serie di rulli in una gabbia. Abbiamo una gabbia, i rulli planetari, le guide e i martelli. Alla rotazione dell’elemento, gli elementi si allontanano radialmente quando non c’è il rullo planetario, mentre quando il rullo planetario è presente si chiudono radialmente verso il centro. Saranno date una serie di martellate quando l’elemento ruota e incontra i relativi rulli planetari. Quindi avviene la riduzione del diametro esterno e/o interno mediante: a) Stampaggio rotazionale senza mandrino interno: la parte terminale di barre e fili sono ridotte di diametro grazie a questo processo per renderle coniche in modo che risultino idonee a essere utilizzate in un processo di trafilatura per essere inserite in una matrice conica. Il movimento dei martelli cambia la forma. b) Stampaggio rotazionale con mandrino interno: tubi coassiali di differenti materiali possono essere stampati radialmente in un'unica operazione Il costo dipende dal costo del materiale (non dipende dal numero di pezzi), dal costo di set up del processo e dal costo delle atrezzatture. Il costo di set up e delle attrezzature diminuiscono all’aumentare del numero di pezzi. LAVORAZIONE DELLA LAMIERA I processi di lavorazione di lamiera a differenza dei processi per deformazione massiva riguardano prodotti che presentano un elevato rapporto tra area superficiale e spessore (laminati metallici). Generalmente la formatura di lamiere è condotta mediante l'applicazione di forze di trazione nel piano della lamiera, mentre l'applicazione di forze esterne di compressione può portare a fenomeni di instabilità all'equilibrio, corrugamenti e formazione di grinze. Mentre nei processi di deformazione massiva lo spessore e le dimensioni laterali vengono modificate per ottenere il componente finale, nei processi di deformazione di lamiera qualsiasi variazione di spessore della lamiera è dovuto esclusivamente alla stiratura dovuta a stati tensionali di trazione (si vuole quindi evitare la riduzione dello spessore per non incorrere in fenomeni di strizione e frattura). 3.1 MECCANICA LAVORAZIONE LAMIERA La lamiera presenta uno spessore abbastanza sottile e durante la deformazione plastica si può formare la strizione localizzata. Essendo in campo plastico, la tensione trasversale 𝜎2 = 𝜎1 2 = 𝜎3. Se sottopongo a trazione un campione di lamiera, vedo che la tensione cresce, raggiunge un massimo (snervamento superiore), scende, raggiunge lo snervamento inferiore, per un po’ rimane costante pur continuando a deformarsi, dopo comincia a crescere nuovamente. Questo fenomeno è presente negli acciai a basso contenuto di carbonio, soprattutto in quelli ricotti. Sul provino si vedono le bande di Lueder. La formazione di queste bande non è gradita, sia per motivi estetici perché la superficie non appare regolare, sia perché può pregiudicare dei trattamenti superficiali. ROTTURA PER TENSOCORROSIONE Preso un pezzo imbutito profondamente. Le cricche non si sono sviluppate immediatamente ma in un certo periodo di tempo. Questo perché erano presenti delle tensioni residue che hanno fatto nascere delle cricche che poi si sono propagate all’interno del pezzo, creando queste rotture. MATRICI PER IL TAGLIO In realtà spesso i punzoni presentano un angolo di taglio, il quale consente di entrare gradualmente nello spessore ed effettuare un taglio un po’ più regolare. Esempi dell’uso dell’angolo di taglio su punzoni e matrici: - si può fare un punzone con unico angolo inclinato: questo punzone ha una testa che sarà composta da un cilindro tagliato da un piano. L’unico problema è che tende a generare delle forze orizzontali, che possono spostare il punzone stesso - per ovviare a questo problema si può creare un punzone con doppia inclinazione - oppure si va a cambiare la forma della matrice in modo da scendere con un punzone dritto ma con una matrice che, in questo caso, è convessa STAMPI PROGRESSIVI Sono stampi che, tramite una sequenza di operazioni, arriveranno a produrre i singoli componenti. Di solito questo tipo di stampi prevede una serie di stazioni in sequenza, poi una serie di punzoni che scenderanno in sequenza ed una lamiera che avanzerà in modo regolare. La lamiera viene introdotta nello stampo sotto forma di una striscia avvolta su una bobina e a ogni battuta vengono realizzate contemporaneamente differenti operazioni nella stessa stazione da una serie di punzoni. - elevata produzione di pezzi ad elevata velocità - macchine molto costose, quindi adatte a grandi serie Fino alla penultima stazione, il pezzo sarà attaccato alla striscia di materiale che avanza; sarà solo all’ultima stazione che il pezzo verrà staccato dalla striscia. 3.3 PIEGATURA LAMIERA La piegatura è usata per formare particolari come giunture ma anche per impartire rigidezza al componente. Durante la piegatura, abbiamo una lamiera appoggiata su uno stampo che viene piegata utilizzando un certo raggio di piegatura. L’asse neutro (che si trova al centro dello spessore) non si deformerà; invece, la parte superiore si fletterà (allungherà) e quella inferiore si contrarrà. Considero: - t: spessore lamiera - L: lunghezza del tratto piegato - α: angolo di inclinazione - R: raggio di piegatura (relativo alla superficie interna che verrà piegata) La lunghezza del tratto piegato esterno è pari a: Siccome la lunghezza dell’asse neutro non cambia durante la piegatura e inizialmente la lunghezza del pezzo è proprio pari a quella dell’asse neutro: Ciò significa che se ho una riduzione d’area del 50% (ovvero r=50), ottengo che Cioè ottengo la piegabilità completa della lamiera (posso piegare la lamiera su se stessa) PIEGABILITÀ In generale, nel materiale della lamiera posso avere delle inclusioni all’interno dello strato. a) Se le inclusioni sono così disposte, quando vado a piegare il pezzo si formeranno delle cricche sulla superficie esterna b) Se invece la direzione di laminazione è così, quando piego il pezzo noto un’assenza di cricche sulla superficie esterna. Le figure rappresentano l’effetto delle inclusioni allungate sulla rottura in funzione della direzione di piegatura rispetto alla direzione originale di laminazione. La direzione di laminazione dovrebbe essere orientata come quella di piegatura per massimizzare la piegabilità. RITORNO ELASTICO Dal momento che tutti i materiali hanno limitato modulo di elasticità, la deformazione plastica è seguita da un recupero elastico una volta rimosso il carico. In piegatura questo recupero è detto ritorno elastico. Dopo il ritorno elastico: - l'angolo di piega finale è minore di quello a cui il pezzo era stato piegato - il raggio di piega finale è maggiore rispetto al raggio piegato che si era ottenuto al termine della piegatura Se io ho una lamiera inizialmente piegata secondo l’angolo 𝛼𝑖, quando muovo il carico esso torna indietro ed avrò un angolo di piegatura inferiore 𝛼𝑓 FLANGIATURA La flangiatura è un processo di piegatura dei bordi della lamiera (a 90°) con lo scopo di incrementare la rigidezza dei componenti. La flangia può essere dritta, a gradini, stirata, di ritiro o inversa. - La lamiera è bloccata tra l’estrattore a molla e la matrice - quando il punzone scende, esso crea un foro (e di conseguenza uno sfrido) e contemporaneamente crea anche una sorta di flangia, andando a deformare la parte di lamiera ancora presente. La lamiera inizialmente piatta viene forata da un punzone circolare che, scendendo, crea su di essa un foro con bordo irregolare ed una flangia. PROFILATURA A RULLI I rulli hanno lo scopo di sagomare la lamiera, ottenendo così un profilato finale. Durante la profilatura a rulli, infatti, la lamiera viene piegata in stadi successivi passando attraverso una serie di rulli opportunamente sagomati per produrre una certa sezione finale. La definizione di questa serie di rulli che gradualmente cambiano la geometria della lamiera è un’operazione abbastanza complessa nella sua progettazione. PIEGATURA E FORMATURA DI TUBI È un’operazione abbastanza complessa da compiere direttamente sul tubo. Infatti se si piega il tubo, si ha il rischio che esso collassi e vada a rompersi/chiudersi. Per piegare i tubi posso usare diverse tecniche: a) Stiro-piegatura: durante la piegatura del tubo opero anche una trazione b) Piegatura per imbutitura: ho un blocco di formatura rotante; il tubo viene aggraffato da una pinza e, grazie ad una barra di pressione spinta contro il blocco di formatura rotante, il tubo viene piegato c) Piegatura per compressione: il blocco di formatura è fisso; il pezzo viene piegato su questo blocco grazie ad un pattino. Per evitare che il tubo collassi, è opportuno: - Riempirlo con sabbia - Usare mandrini deformabili (a spina, a sfere, laminati o a cavo), i quali riempiono la parte interna del tubo 3.4 ALTRI PROCESSI DI FORMATURA FORMATURA PER STIRATURA La lamiera viene serrata in corrispondenza delle estremità e messa in trazione a ridosso di una matrice o di una sagoma che effettua moti di avanzamento, retrocessione o spostamento laterale. Il tranciato viene fissato lungo i suoi lati più corti da pinze e messo in trazione nella direzione della lunghezza, permettendo al materiale di restringersi in larghezza - Importante controllo del livello di stiratura per evitare strappi - Usata per aerei Stiratura in una pressa idraulica verticale: essa prevede una lamiera montata tra due morse che in realtà possono esercitare una forza di trazione della lamiera; successivamente la lamiera viene abbassata in modo da appoggiarsi sullo stampo inferiore, mentre lo stampo superiore rimane lontano. Dopo che la lamiera si è abbassata appoggiandosi allo stampo inferiore, sempre esercitando questa forza di trazione sulla lamiera, scende anche lo stampo superiore finendo di dare la forma voluta alla geometria. FORMATURA PER ESPANSIONE (bulging) Consiste nel disporre un pezzo con cavo tubolare in una matrice femmina divisa in due parti ed espanderlo attraverso la compressione di un tampone di gomma o poliuretano. Il punzone viene quindi ritirato, il tampone ritorna la sua forma originale e il pezzo viene rimosso aprendo la matrice. - Usato per brocche, barili, fusti - i tamponi di poliuretano sono molto resistenti all'abrasione, all'usura, ai lubrificanti e non danneggiano la finitura superficiale del pezzo in fase di lavorazione Processo: - punzone preme sul tampone, il quale espande e va a deformare il tubo, facendolo appoggiare all’inserto della matrice - il punzone torna indietro e il tampone torna alla sua forma iniziale FORMATURA MEDIANTE CUSCINO DI GOMMA Gli stampi sono realizzati in materiale flessibile come membrane di gomma o poliuretano, perché: - resistenza all'abrasione - lunga durata fatica - resistenza ai danneggiamenti da bave e spigoli affilati La lamiera viene bloccata tra il cuscino ed il punzone; man mano che quest’ultimo scende, la lamiera si dispone intorno al punzone, mentre il cuscino ne assume la forma complementare. Per poter estrarre il pezzo, anche in questo caso deve essere aperto il porta cuscino. IDROFORMATURA La pressione sulla membrana di gomma è controllata durante il ciclo di lavoro. - Corretta deformazione della lamiera per prevenire grinze o strappi - ottenere imbottiture più profonde rispetto ai processi convenzionali perché la pressione attorno alla membrana in gomma forza la coppa contro il punzone Fasi del processo: - La lamiera si posiziona sotto al diagramma di gomma; - Il punzone sale, deformando la lamiera ed il diaframma. - Successivamente il punzone scende - La cavità di formatura si alza è viene estratto l’olio - Il diaframma di gomma torna piano IDROFORMATURA DI TUBI Con la stessa tecnica di idroformatura, è possibile produrre dei tubi. - Inizialmente gli stampi inferiore e superiore saranno distanti tra loro e il tubo dovrà essere riempito da un liquido - I due stampi daranno forma al tubo che, essendo pieno di liquido non potrà collassare e assumerà la forma voluta