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Sistemi di Produzione II La formatura dei polimeri
© 2006 Politecnico di Torino 1
Le lavorazioni: la formatura
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Le lavorazioni: la formatura
Le lavorazioni industriali
Il processo di fusione
La fusione in forma transitoria
La fusione in forma permanente
La formatura dei polimeri
Esercizi sulla fusione
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Obiettivi della lezione
Fornire le conoscenze di base sulle varie tecnologie di formatura dei polimeri
Analizzare i vantaggi e gli svantaggi di ogni sistema
Saper valutare le lavorazioni più adeguate per ogni tipologia di processo
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Bibliografia per la lezione
“Sistemi di Produzione”A. Villa, G. Murari, D. AntonelliC.L.U.T. Editrice, 2004
capitolo 3 paragrafo 3
“Manufacturing processes for engineering materials”S. KalpakjianAddison-Wesley Publishing Company, 1991
capitolo 10
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La formatura dei polimeri
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La formatura dei polimeri
Le caratteristiche peculiari
Lo stampaggio ad iniezione
L’estrusione
La termoformatura
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Fattori caratteristici
Scorrimentopossibile nei materiali termoplasticiimpedito nei termoindurenti a causa della reticolazione
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Fattori caratteristici
Scorrimento
Temperatura di rammollimentodetermina il grado di plasticità (lavorabilità) dei polimeri
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Fattori caratteristici
Scorrimento
Temperatura di rammollimento
Stabilità termicasollecitazioni meccaniche o termiche esterne incidono sugli attriti interni scatenando ulteriori gradienti termici
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Materia prima
Materiali termoplasticiconservano le caratteristiche di scorrimento durante il riscaldamentomaggiore stampabilità al diminuire della viscosità
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Materia prima
Materiali termoplastici
Materiali termoindurentiviscosità troppo elevata per poter riempire efficacemente le cavità dello stampo per semplice gravitàuso di dispositivi ad azione premente come pistone o vite con moto rotatorio e di traslazione assiale
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I pellets
Granuli cubici
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3
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I pellets
Granuli cubici
Granuli cilindrici
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Polveri
Granuli cubici
Granuli cilindrici
Polveri di granulometria fine
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Additivi utilizzati
Cariche inertiusate su termoindurenti o su cloruro di polivinilemigliore comportamento allo stampaggiomigliori caratteristiche meccaniche e dimensionali
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Additivi utilizzati
Cariche inerti
Agenti rinforzantivetroresine utilizzate su laminati plastici o termoplastici (ABS, nylon, polistirolo)migliori caratteristiche meccaniche dei manufatti
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Additivi utilizzati
Cariche inerti
Agenti rinforzanti
Plastificanti (su polimeri termoplastici)liquidi ad alto punto di ebollizione solidi a punto di fusione basso polimeri a massa molecolare non elevata (poliesteri)
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Additivi utilizzati
Cariche inerti
Agenti rinforzanti
Plastificanti
Pigmenti e coloranti
Lubrificanti, indurenti, stabilizzanti, inibenti, ecc...
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Lavorazione dei termoplastici
Raffreddando il materiale al di sotto delle temperature:
Tm (fusione) il polimero è cristallinoTp (rammollimento) il polimero è amorfo
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Lavorazione dei termoindurenti
Riscaldamento fino alla temperatura di reticolazione
Formatura del polimero
Mantenimento del polimero alla temperatura di reticolazione fino a fine processo
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La formatura dei polimeri
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La formatura dei polimeri
Le caratteristiche peculiari
Lo stampaggio ad iniezione
L’estrusione
La termoformatura
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Pressa per stampaggio ad iniezione
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Pressa per stampaggio ad iniezione
Unità di iniezione(sistema oleodinamico)
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Pressa per stampaggio ad iniezione
Unità di comando chiusura dello
stampo
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Pressa per stampaggio ad iniezione
Semistampo mobile
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Pressa per stampaggio ad iniezione
Semistampo fisso
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Pressa per stampaggio ad iniezione
Puntone di espulsione dei pezzi
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Sistema di pressione a vite
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Analisi del processo
Ingresso del materiale granulato dalla tramoggia alla vite
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Analisi del processo
Fluidificazione del polimero nel passaggio attraverso piastre di riscaldamento
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Analisi del processo
Riempimento parziale dello stampo attraverso un ugello di iniezione
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Analisi del processo
L’azione della vite mantiene in pressione il materiale nello stampo fino alla solidificazione
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Analisi del processo
Estrazione del polimero dallo stampo
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La formatura dei polimeri
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La formatura dei polimeri
Le caratteristiche peculiari
Lo stampaggio ad iniezione
L’estrusione
La termoformatura
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Caratteristiche tecnologiche
Flessibilità
Universalità del procedimento
Lavorazioni di un vasto repertorio di forme
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Generalità
Il sistema a vite consente il funzionamento del dispositivo di estrusione con una matrice in sostituzione dello stampo
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Tipologie di estrusione
Estrusione continuaproduzione di tubi, barre, fogli, profilati, film sottili e fili elettrici
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Tipologie di estrusione
Estrusione continua
Estrusione di pezzi singoliproduzione di forme grezze (pastiglie, parisonecc.) per lavorazioni successive
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L’estrusore
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L’estrusore
Zona raffreddata della tramoggia
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L’estrusore
Zona riscaldata del cilindro
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L’estrusore
Zona di fusione del materiale
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L’estrusore
Zona di trasporto del materiale fuso
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Raffreddamento del pezzo
In uscita della matrice il pezzo estruso va raffreddato al di sotto della temperatura di transizione vetrosa Tg
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Raffreddamento del pezzo
In uscita della matrice il pezzo estruso va raffreddato al di sotto della temperatura di transizione vetrosa Tg
Raffreddamento in aria o in acqua
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Raffreddamento del pezzo
In uscita della matrice il pezzo estruso va raffreddato al di sotto della temperatura di transizione vetrosa Tg
Raffreddamento in aria o in acqua
A fine processo va verificata la velocità di raffreddamento per evitare l’insorgere di distorsioni o criccature
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La formatura dei polimeri
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La formatura dei polimeri
Le caratteristiche peculiari
Lo stampaggio ad iniezione
L’estrusione
La termoformatura
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Processo di termoformatura
Riscaldamento dei semilavorati per calandratura fino allo stato plastico del materiale
Fissaggio perimetrale allo stampo
Adesione alla superficie interna dello stampo
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Modalità di termoformatura
Sotto vuoto
In pressione
Tra stampi accoppiati
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Termoformatura sotto vuoto pneumatico
Riscaldamento
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Termoformatura sotto vuoto pneumatico
Uscita aria
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Termoformatura sotto vuoto pneumatico
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Termoformatura in pressione
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Termoformatura in pressione
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Termoformatura fra stampi accoppiati
Punzone
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Termoformatura fra stampi accoppiati
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Caratteristiche del processo
Dimensioni dei pezzi notevoli (Φ 4000 mm)
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Caratteristiche del processo
Dimensioni dei pezzi notevoli (Φ 4000 mm)
Tempi ciclo elevatiriscaldamento + stampaggio + raffreddamento
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Caratteristiche del processo
Dimensioni dei pezzi notevoli (Φ 4000 mm)
Tempi ciclo elevati
Materiali usati di poco pregio
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Caratteristiche del processo
Dimensioni dei pezzi notevoli (Φ 4000 mm)
Tempi ciclo elevati
Materiali usati di poco pregio
Produzione di oggetti di forma semplicebicchieri monouso, calotte di aerei, secchi ecc.
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Sommario della lezione
Caratteristiche peculiari della formatura dei polimeri
Lo stampaggio ad iniezione
L’estrusione
La termoformatura
Domande di riepilogo