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Applicazioni Industriali

Stampaggio a freddo - Tranciatura

Marco Raimondie-mail: mraimondi@liuc.it

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EO Lavorazione a freddo delle lamiere

• È il processo più diffuso per la produzione di grande serie di componentistica metallica tipica del settore automobilistico, degli elettrodomestici e delle attrezzature in generale.

• Si compone di più lavorazioni quali:– Tranciatura o punzonatura– Piegatura– Imbutitura– Curvatura o calandratura– Profilatura

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EO Tranciatura

• È un’operazione in grado di tagliare sezioni piane p refissate di lamiera in quadrotti o nastri

• Viene eseguita su una pressa grazie ad uno stampo c omposto da due parti:

– Matrice vincolata alla parte fissa della pressa– Punzone solidale con la slitta

• Il punzone penetra nella lamiera e la attraversa as portando un profilo di materiale di sagoma pari alla sezione del punzon e

• La parte asportata, attraverso un foro nella parte fissa della pressa viene raccolta come sfrido nella parte bassa della pressa per essere evacuato

• Il gioco tra punzone e foro della matrice deve aver e un certo gioco che deve essere tanto più grande quanto più:

– La lamiera è di spessore elevato– La resistenza a trazione del materiale è elevata

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EO Tranciatura

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EO Tranciatura e punzonatura

• Si parla di tranciatura quando il pezzo tagliato è i l prodotto e la parte rimanente è lo sfrido

• Si parla invece di punzonatura quando la lamiera forata è il prodotto e lo sfrido è invece la parte asportata

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EO Punzonatura e tranciatura

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EO Schema di tranciatura

• Esempio, lamiera di altezza pari a 5 mm

1. Il punzone comincia penetrare e deforma plasticam ente il materiale

2. A circa 1,3 mm viene superato il carico di resist enza del materiale

3. Si creano delle fessure in corrispondenza del bor do di matrice e punzone

4. A 1,5 mm basta un leggera pressione per distaccar e il tondello

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EO Fasi di tranciatura

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EO Ritorno elastico del materiale

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EO Rottura in funzione del tipo di materiale

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EO Tranciatura

• La sezione del tondello tranciato presenta una morfol ogia tipica caratterizzata da:

• Uno spigolo arrotondato caratteristico della superf icie opposta a quella ove interviene il punzone

• Una zona liscia nel tratto opposto a quello del pun zone che ha strisciato sulla matrice al momento del distacco

• Una zona rugosa esemplificativa del fenomeno di fra ttura

• Uno spigolo rivolto verso il punzone presentante ba ve

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EO Forma del profilo tranciato

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EO Gioco punzone-matrice

• Il dimensionamento del gioco tra punzone e matrice èfondamentale per una buona tranciatura. Esso dipend e da:

– Tipo di materiale utilizzato

– Spessore della lamiera

lamiera della taglioal resistenza la è k ove

)005,0007,0( 3mm spessoriper

007,0 3mm spessoriper

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t

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EO Valore di Kt in funzione del materiale

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EO Gioco matrice-punzone

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EO Stampi di tranciatura

• Dimensionamento:

– Nella punzonatura il diametro del foro è stabilito d al punzone e la matrice deve essere maggiorata di 2g

– Nella tranciatura le dimensioni del pezzo sono quel le dalla matrice ed il punzone dovrà essere ridotto di 2g

• L’usura dello stampo può comportare:

– Aumento giochi matrice-punzone– Arrotondamento degli spigoli taglienti– Scheggiature

• La deriva di tali fenomeni può portare progressivam ente allo scarto dei pezzi tranciati

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EO Forza massima di tranciatura

• La forza di tranciatura è influenzata dal tipo di pu nzone e di matrice, è variabile durante il processo e massima al momento della frat tura

• La forza massima può essere determinata con la form ula:

Fmax = l s ��

Ove:

l è il perimetro del profilo tranciatos è lo spessore del materialeσ� � � � è la resistenza specifica a taglio pari a 4/5 R ���� essendo R ���� la resistenza a trazione del

materiale

• È poi opportuno maggiorare il valore trovato di circa il 20 % al fine di tenereconto dei fenomeni di attrito e di usura dello stampo

• Esistono diversi casi specifici

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EO Forza di tranciatura

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EO Punzone e matrice piani

• I piani taglienti di punzone e matrice sono parallel i

• Il valore della forza è massimo a circa il 30% dello s pessore della lamiera

• La frattura si propaga immediatamente su tutto il perim etro e la forza cala poi bruscamente (non si annulla a ca usa dei fenomeni di strisciamento)

• Nel caso di gioco scorretto la forza necessaria risult a maggiore

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EO Calcolo della dell’energia E necessaria per la

tranciatura

forza la esercita si cuisu superficie della areal' èA

tranciareda materiale del taglioal resistenza la èkt

ove

AktF ⋅=

lamiera della spessore lo è s

lamiera della spessore

tranciatomateriale

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⇒

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EO Forza di tranciatura

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EO Punzone e matrice inclinati

• Il punzone o la matrice presentano piani taglienti inclinati

• Caratteristiche:

– Forza massima generalmente minore (in funzione dell’extra corsa del punzone)

– Energia richiesta invariata

– Evitare angoli di inclinazione eccessivi al fine di evitare rapida usura dei punzoni

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EO Forza

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lamiera della spessore lo è s

lamiera della spessore

tranciatomateriale

da dipende e media e massima forza trarapporto il è

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energiadell' eespressiondall'

λ

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EO Spinta laterale

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EO Energia

lamiera della spessore lo è s

2s Hper 0,8 - 0,7

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EO Tranciatura con stampi

• Caratteristiche dello stampo:

– Matrice e punzone prodotti con acciai per utensili ad alto contenuto di carbonio e trattati termicamente e spigoli a raggio nullo

– Piastre di sostegno in acciaio standard

– Presenza di premilamiera per evitare deformazioni no n volute

– Disposizione dei pezzi a minimizzare lo sfrido

– Codoli di riferimento per il passo da tenere nel ca so di nastri

– Guide per tenere il nastro aderente alla matrice e evitare fuoriuscite dalla sede

– Presse generalmente meccaniche

– Produzione garantita anche di più di 100.000 pezzi p revia riaffilaturaogni 10.000 – 20.000 battute

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EO Stampo di tranciatura

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EO Stampo “progressivo”

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EO Stampo “progressivo”

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EO Punzonatura prograssiva

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EO Tranciatura su centri di lavorazione lamiere

• I centri di lavoro a controllo numerico vengono utilizz ati per piccoli lotti di pezzi ove non risulta conveniente u n grande investimento in stampi

• Il deposito di punzoni e matrici del centro consente di ottenere con una traiettoria definita punto-punto su un piano x-y una grande varietà di sagome anche complesse di tranciatura.

• Esistono anche teste di taglio laser per sagome molto complesse

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EO Centro di lavorazione lamiera

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EO Tranciatura fine

• È realizzabile su presse apposite e consente di evitare costose operazioni di finitura su pezzi che necessit ano di un certo grado di precisione (tolleranze dell’ordine di 0 ,025 mm).

• È praticabile su presse apposite dotate di:

– Premilamiera– Punzone con punto morto inferiore regolabile– Contropunzone di estrazione

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EO Tranciatura “fine”

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EO Centro di lavorazione lamiera