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Dipartimento di MeccanicaSezione Tecnologie Meccaniche e Produzione 1 Tecnologia Meccanica

Tecnologie non convenzionali


Perché Tecnologie Non Convenzionali?

Classificazione delle Tecnologie Non Convenzionali

Panoramica sulle Tecnologie Non Convenzionali

Come si studia e si valuta una tecnologia?

Sommario

Processi tecnologici per asportazione di truciolo

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Componenti meccanici realizzati mediante processi tecnologici primari

richiedono generalmente processi tecnologici per asportazione di truciolo


1) E’ necessario ottenere tolleranze dimensionali, tolleranze di forma e finiture superficiali non realizzabili dai processi tecnologici primari

PERCHE’?

FUNZIONAMENTO AFFIDABILE ED APPROPRIATO DEI COMPONENTI

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2) Componenti con profili interni ed esterni, spigoli vivi e planarità non realizzabili nei processi di formatura e stampaggio

3) Speciali caratteristiche superficiali ottenibili soltanto con processi di asportazione di materiale

4) Le superfici trattate termicamente al fine di migliorare la durezza e la resistenza all’usura necessitano di operazioni di finitura

5) Le lavorazioni alle macchine utensili possono risultare piùeconomiche, ad esempio per piccoli lotti


Produzione di scarti di materiale

Necessitano di più energia, capitali e manodopera rispetto ai processi primari

Se non eseguiti correttamente possono produrre effetti indesiderati sulla qualità superficiale e sulle proprietàdel prodotto

Limitazioni

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Per asportazionedi materiale

Per deformazionedel materiale

∆m<0Per aggiuntadi materiale

∆m=0 ∆m>0

conv

enzi

onal

isp

ecia

li

• Fonderia

• PrototipazioneRapida

• Stampaggio• Estrusione• Tempra• ecc.

• Tornitura• Fresatura• ecc.

• Idroformatura• Trattamento al

plasma • ecc.

• Taglio laser• Lavorazioni a

getto d’acqua• ecc.

Tecnologie di lavorazione


• Asportazione con utensili a geometria definita

• Asportazione con utensili a geometria indefinita

• Asportazione con processi non convenzionali

Classificazione delle lavorazioni per asportazione di materiale

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• Tornitura• Fresatura• Foratura, Svasatura, Alesatura• Piallatura• Brocciatura• Segatura• Limatura

Asportazione con utensili a geometria definita


• Rettifica• Levigatura• Lappatura

Asportazione con utensili a geometria indefinita

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• Laser• Plasma• Waterjet - Abrasive Waterjet• Ultrasuoni• Elettroerosione• Elettrochimica

Asportazione con processi non convenzionali


1) Lavorazione di materiali “innovativi” quali:

Perché processi non convenzionali?Queste lavorazioni sono state introdotte per rispondere ad alcune esigenze particolari che non riescono ad essere soddisfatte dalle tecnologie convenzionali:

Materiali ceramiciFibre sinteticheLeghe di titanioLeghe di alluminio

Leghe di silicioSuperleghePlasticheResine

2) Materiali più “classici” con caratteristiche meccaniche o richieste di forme e finiture particolari (microfori, rugosità superficiali e cavità di stampi non realizzabili per asportazione classica, …)

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3) Richieste finiture e tolleranze migliori di quelle ottenibili mediante processi tradizionali

4) Pezzi in lavorazioni troppo flessibili o sottili per sopportare forze di taglio elevate

5) Per evitare incrementi di temperatura e/o tensioni residue nel pezzo in lavorazione

6) Problemi nell’afferraggio in un’attrezzatura di bloccaggio

Perché processi non convenzionali?


Classificazione delle lavorazioni per asportazione di materiale

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Electro DischargeMachining (EDM)

Laser BeamMachining (LBM)

Elettro-termiche



Plasma BeamMachining (PBM)

Electron BeamMachining (EBM)

Elettro-termiche


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Elettroerosione - EDMErosione dei metalli attraverso una successione di scariche elettriche

Elettroerosione a tuffo

Si applica a tutti i materiali conduttori


ELETTROEROSIONE A TUFFO

• Si basa sulla azione termica di scariche elettriche tra utensile e pezzo (l’asportazione di materiale si ha per effetti termici, ma anche elettrici e meccanici)

• Per aumentare l’efficienza delle scariche, queste vengono fatte scoccare all’interno di un liquido dielettrico. Il dielettrico diminuisce la sezione dell’arco

Volume asportato

Utensile

Pezzo

Dielettrico

Gap (0.025 mm)

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• La lavorazione non dipende dalle caratteristiche meccaniche del materiale ma dalle sue caratteristichefisico/termiche

La scintilla scocca dove si ha la distanza minima utensile-pezzo edove si ha la massima conducibilità locale del fluido.Si ha sempre soltanto una scintilla alla volta.


IL CIRCUITO DI LAZARENKO (1943)Il primo circuito è stato messo a punto da Lazarenko(circuito “RC” o “a rilassamento”):

V

t

Vr

Tensione algeneratore

I

t

(>1000 A)

tontoff

Corrente

I s

Tensione dirottura

ttot

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PARAMETRI TIPICI DEL PROCESSO (LAZARENKO)

Tensione 100 - 500 V (in continua)

Corrente 1000 A

Tempo scarica 0.1 µs

Tempo totale 200 µs

V

t

Vr

Tensione algeneratore

I

t

(>1000 A)

tontoff

Corrente

I s

Tensione dirottura

ttot


CIRCUITO DI GENERAZIONE DEGLI IMPULSI

Utilizzando dei circuiti elettronici di potenza è possibile controllare la forma dell’impulso

V

t

Vr

I

tton toff ttot

I s

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PARAMETRI TIPICI DEL PROCESSO

Tensione 60 - 120 V

Corrente 1 - 10 A

Tempo scarica 0.1 - 100 µs(ton)

Tempo totale 10 - 200 µs(ttot)

Tensione 100 - 500 V(in continua)

Corrente 1000 A

Tempo scarica 0.1 µs(ton)

Tempo totale 200 µs(ttot)

LAZARENKOGENERATORE DI IMPULSI


EFFICIENZA DEL CIRCUITOIl processo di conduzione del calore richiede tempo. A parità di energia per impulso si ha:

I elevataton breve

I bassaton lungo

Bassa velocità di rimozioneElevata finitura superficiale

Elevata velocità di rimozioneScarsa finitura superficiale

Circuito di Lazarenko Circuito a generazione di impulsi

Alcuni impianti utilizzano il circuito di Lazarenko per la finitura e il generatore di impulsi per la sgrossatura.

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• Analisi della forma da ottenere

• Realizzazione dell’elettrodo in rame con forma pari al negativo della forma che si vuole ottenere

• Montaggio dell’elettrodo sulla macchina

• Scelta dei parametri di lavoro

• Esecuzione del ciclo di lavoro

Elettrodo

Pezzo

Elettrolita

Mandrino

Il ciclo produttivo per la lavorazione tramite elettroerosionea tuffo può essere così riassunta:


• Fori ciechi• Fori profondi di piccolo diametro• Fessure strette• Forme complesse e articolate

Microfori su metallo duro

Foro minimo 0,3

• Utensili (grafite, bronzo, rame, leghe rame-tungsteno) sagomati mediante forgiatura, fusione o asportazione di truciolo

• Problemi per l’usura dell’utensile

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All’inizio del ciclo, il contributo più importante è dato dagli elettroni (massa piccola quindi più mobilità) che colpiscono l’anodo.

-

+

e-

All’aumentare di ton interviene anche il contributo degli ioni positivi (meno mobili), che accelerano verso il catodo aumentandone l’erosione. Il catodo può arrivare a subire il 99% dell’erosione totale.

Velocità di erosione[volume/tempo]

0,5 µs 3 µs 30 µs

Anodo

Catodo

ton

(MRR)


Filo (Elettrodo)

Pezzo

Elettrolita

• Il filo percorre molto lentamente il profilo programmato

• Spessori fino a 500 mm• Filo di bronzo, rame o tungsteno

(ø min 0.25 mm)

Elettroerosione a filo (WEDM)

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Con questa lavorazione è possibile lavorare piastre nelle quali eseguire “ritagli” secondo profili predefiniti

È possibile ottenere anche profili di tipo “rigato” comandando in maniera differenziata le due testate inferiore e superiore del mandrino portafilo (4 assi)

Esempio di macchina


Lavorazioni Laser - LBM

Caratteristiche:• Monocromaticità• Fasamento• Direzionalità

La sorgente di energia è un laser che focalizza l’energia di un fascio di luce coerente sulla superficie del pezzo portandolo alla fusione e all’evaporazione

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Caratteristiche della radiazione laserUna sorgente laser è in grado di generare un fascio di onde elettromagnetiche (o fotoni) con particolari caratteristiche:Monocromaticità: il fascio laser è costituito da fotoni di uguale

lunghezza d’onda λCoerenza (fasamento): i fotoni sono tutti in faseDirezionalità: il fascio viene emesso in un’unica direzione

con una ristretta divergenza


Caratteristiche della radiazione laserDalle caratteristiche del fascio derivano proprietà utili per le lavorazioni:1.Facilità di focalizzazione2.Elevata efficienza di interazione laser-materia

1. Se avessi diverse λ, avrei, per ognuna, un valorediverso di zf e il valore del diametro nel fuoco dssarebbe mediato

ds

2. La forzante ha una sola frequenza e una sola fasequindi si ha uno scambio efficiente di energia

Reticolo cristallino del materiale Potenza specifica laser 100 W: 104 W/mm2

Potenza specifica lampadina 100 W: 10-3 W/mm2

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Sorgente laser

Sistema di raffreddamento

Gas di assistenza

Tavola x-y

Specchio riflettente

Ugello

Lente di focalizzazione

Pezzo in lavorazione

Fascio laser

Schema tipico del sistema laser


La macchina

Il laser

La testa di taglio

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gassosa: atomi HeNe Pot= qualche centinaio di milliwattCampi di misura e olografici

ioni Kr e Ar Pot= fino a poche decine di WattCampo medicale

molecole CO2 Pot= max circa 20 kW Applicazioni industriali

Sorgenti

liquida: di scarso interesse industriale

solida: Nd-Yag Pot= fino a pochi kW Applicazioni industrialidiodi Pot= fino a 1 kW


Interazione laser - materiaQuando il fascio laser raggiunge una superficie avvengono diversi fenomeni: riflessione, assorbimento e trasmissione della luce.La riflessione comporta una perdita di energia. Se Pi è la potenza incidente, R verrà riflessa dalla superficie e solo la quantità A=1-R viene assorbita dal materiale:A = coeff. di assorbimento superficiale [ - ]R = coeff. di riflessione superficiale [ - ]

Il coefficiente di assorbimento superficiale dipende dal materiale, dalla lunghezza d’onda del laser (all’aumentare della λdiminuisce A per i metalli mentre aumenta per i materiali organici) e dalla finitura superficiale (all’aumentare della finitura diminuisce A).

iia

ir

rai

APPRPRPP

PPPRA

=−==

+==+

)1(

1

Pa

Pi Pr

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Interazione laser - materiaAndamento dell’assorbimento laser in funzione della lunghezza d’onda e del materiale:

Ass

orbi

men

to A

Al

Ag

Mo

Fe

Acciaio

Lunghezza d’onda (µm)

KrF Nd:YAG CO20.30

0.25

0.20

0.15

0.10

0.05

0

Au

0.1 0.2 0.3 0.8 1 3 5 10 200.1 0.2 0.3 0.8 1 3 5 10 20

KrF Nd:YAG CO2

Ass

orbi

men

to %

A

100

80

60

40

20

0

Lunghezza d’onda (µm)

Metalli

Non Metalli


Interazione laser - materiaAndamento dell’assorbimento laser in funzione della temperatura e dello stato del materiale:

Ass

orbi

men

to %

A

100

80

60

40

20

0 Punto di fusione

Punto di vaporizzazione

Temperatura

1.06 µm

10.6 µm

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Modalità di asportazione del materialeL’asportazione di materiale può avvenire con diverse modalità e passa attraverso le fasi seguenti:riscaldamento, fusione e vaporizzazioneLa vaporizzazione è la modalità più utilizzata, ma, a causa della elevata conducibilità termica e del basso assorbimento, alcuni materiali non possono essere tagliati in questo modo.

Riscaldamento e reazione esotermica di ossidazione: viene utilizzata solo per i metalli. Il laser riscalda il materiale ad una temperatura alla quale avviene la reazione di ossidazione tra il materiale e il gas di assistenza. Tale reazione èfortemente esotermica e il calore prodotto contribuisce ad asportare il materiale.

riscaldamento fusione vaporizzazione Formazione di plasma


Gas di assistenzaDurante le lavorazioni di taglio il fascio laser viene focalizzato sulla superficie da lavorare. Nella stessa direzione del fascio viene fatto fluire del gas che ha lo scopo di:• favorire l’allontanamento del materiale fuso• proteggere la lente da eventuali proiezioni di materiale fuso• allontanare il plasma che si forma al di sopra della superficie

Il gas è generalmente una miscela di gas inerti (N2, He2). Nel caso di taglio ossiassistito, il gas inerte viene sostituito con l’ossigeno che èestremamente reattivo.

Gas di assistenza

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• Metallici

• Polimerici

• Ceramici

• Compositi

• Legno, carta, vetro, gomma, pelle

Materiali lavorabili


• assistito ad ossigeno• per fusione• per vaporizzazione• per degradazione chimica

Un esempio di taglio della

lamieraUn esempio di

taglio

• di bassa o profonda penetrazione• ottima qualità, notevoli velocità, ZTA ridotte• difficoltà nell’accoppiare perfettamente i lembi

Saldatura

Applicazioni industriali

Taglio

Saldatura

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Taglio laser

• applicazione tra le più diffuse – ottima qualità del lembo di taglio– elevata velocità di processo– buona ripetibilità

• utilizzato nella lavorazione – di lamiere piane– di geometrie complesse (lamiere imbutite o tubi a

sezione varia)


Taglio laser

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fori di piccolo diametro (ordine di grandezza: 1 µm)

tempra, alligazione, vetrificazione sup. superfici di difficile accessoridotta distorsione geometrica

Foratura

Modifiche superf.

Foratura

Trattamenti termici


Vantaggi e svantaggi del taglio laser

• Processo estremamente rapido• Solco di taglio stretto• Qualità elevata• Processo facilmente automatizzabile• Assenza di forze• Assenza di usura• Taglio omnidirezionale• Processo silenzioso

VANTAGGI

SVANTAGGI• Costo del sistema• Limite degli spessori tagliabili• Processo termico

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Saldatura laser

Il raggio laser focalizzato sul profilo dei lembi, ne determina la saldatura autogena per fusione e successiva risolidificazione.

La saldatura avviene quindi senza materiale d’apporto, mentre èrichiesto l’uso di un gas inerte di copertura (argon, elio, azoto) per evitare ossidazioni

lembi

laser cordone di saldatura


Tipologie di saldature laserSecondo il rapporto di forma del cordone di saldatura, cioè del rapporto tra la profondità di penetrazione e la larghezza del cordone stesso, la saldatura laser può essere di due tipi:

SALDATURA DI SCARSA PENETRAZIONE Rapporto di forma ≅ 1

SALDATURA DI PROFONDA PENETRAZIONERapporto di forma fino a 1:10 e oltre

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Saldatura a bassa penetrazioneLa profondità del cordone è paragonabile alla sua larghezza (fattore di forma circa unitario).Adatta sia per materiali metallici che polimericiLa potenza del laser è assorbita dalla superficie del materiale senza vaporizzazione e la propagazione del calore all’interno dei pezzi è dovuta ad un fenomeno di conduzione.La potenza media delle sorgenti usate è 1÷1,5 kW per il CO2 in continuo e 100 W impulsati per il Nd:YAG.

Saldatura di C40, spessore 1 mm

La saldatura a bassa penetrazione è comunque poco affidabile ed è impiegatanella giunzione di lamiere di piccolo spessore e nella sigillatura


La profondità del cordone è almeno pari a tre volte la sua larghezza.L’elevata potenza specifica (106 W/cm2) porta alla formazione di una colonna di materiale vaporizzato (key hole) circondata da materiale fuso. Al procedere del fascio, il materiale fuso si richiude su se stesso generando il cordone di saldatura:

E’ necessario un flusso di gas inerte per allontanare il plasma che si forma sopra la zona di saldatura e che assorbe l’energia del fascio. Si utilizzano laser a CO2 fino a 5 kW o laser impulsati al Nd:Yag con potenza media di 1÷1,5 kW.

penetrazione

larghezza zona fusa

direzione di movimento del pezzo

key hole

metallo fuso

Saldatura di profonda penetrazione

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Saldatura di profonda penetrazione

Rappresentazione schematicadi una saldatura laser

Laser

Sezione tipica di una saldatura laserMateriale: AISI 316 LN – Spessore: 14 mm


VANTAGGI• Elevata produttività• Limitate distorsioni termiche del componente• Limitata alterazione termica del materiale• Assenza di materiale d’apporto• Facilità di accesso• Possibilità di ottenere saldature estetiche• Elevata qualità del cordone (profonda penetrazione)

SVANTAGGIDifficoltà tecnologiche:• I due lembi devono essere accoppiati in modo perfetto (luce 5÷10% dello

spessore)• Il fascio deve seguire con estrema precisione la linea di saldatura (sistema

di movimentazione particolarmente preciso)

Vantaggi e svantaggi della saldatura laser

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Marcatura e incisione

Cleaning


marcatura su acciaio: scala graduata e nonio di un calibro

marcatura su alluminio mediante incisione dello strato anodizzato

Esempi di marcature laser

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Esempio di marcature laser

lavorazione 3D nel vetro


Lavorazioni con fascio di ioni e di elettroni - IBM/EBM

Il principio di funzionamento consiste nella generazione di un flusso di ioni (IBM) o di elettroni (EBM) che viene accelerato e “sparato”contro la superficie del pezzo da lavorare (sotto vuoto).

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Questo processo può essere utilizzato per vari tipi di lavorazione:

• Taglio

• Foratura

• Saldatura

• Impianto di atomi sulla superficie del pezzo (drogaggio)

• Deposizione di atomi sulla superficie del pezzo (ricoperture)

La necessità di operare sotto vuoto limita le dimensioni dei pezzi da lavorare Microfresa a due

taglienti, Ø 0.022 mm realizzata per asportazione di materiale con la tecnica IonBeam Machining.

Applicazioni nell’industria elettronica e nucleare


Taglio plasma - PACSi utilizza un gas ionizzato (plasma) come mezzo per trasferire energia termica da una sorgente di potenza elettrica alla superficie del materiale

Plasma freddo Plasma caldoIl gas non è in equilibrio termicoApplicazioni: fusione selettiva, trattamenti termici, trasformazioni strutturali

Il gas è in equilibrio termicoApplicazioni:taglio, saldatura, thermal spray

Gas a T ambiente ISOLANTE elettricoGas ad alta energia CONDUTTORE elettrico

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Evoluzione del processo di saldatura TIG (Tungsten Inert Gas)

• Arco elettrico tra elettrodo e superficiedel pezzo da lavorare

• Gas inerte protegge zona di saldatura e elettrodo

L’arco viene fatto passare attraverso un ugello di rame raffreddato ad acqua posizionato tra elettrodo e pezzo

TIG PLASMA


Il principio di funzionamento consiste nella generazione di un flusso di plasma che viene accelerato e “sparato” contro la superficie del pezzo da lavorare

1 elettrodo refrattario: emettitore termoionico (catodo)

2 orifizio3 guide per i gas

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Combinazione di 2 azioni:• termica: provoca la fusione del metallo• cinetica: provoca l’evacuazione del liquido formato

Applicazioni:• metalli• materiali non conduttori (Plasma Jet)

• alto costo d’investimento• elevata produttività• scarsa qualità del taglio• limitata trasportabilità• produzione di fumi, rumore e

radiazioni• danneggiamento microstrutturale


High Definition Plasma Cutting - HDP

TEMPERATURA

Dai primi anni ’90:

miglioramento della tecnologia preesistente

• qualità del taglio buona• ZTA contenuta• concorrenziale con altre tecnologie non convenzionali

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Impianto HDP del Politecnico di Milano


Abrasive Jet Machining (AJM)

Water Jet Machining (WJM)

UltrasonicMachining (USM)

Meccaniche


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Lavorazioni ad ultrasuoniUSM

• Frequenza vibrazione testa: 20 kHz• Ampiezza: 0.05 - 0.125 mm• Stress d’impatto notevole• Tempo e area di contatto tra

particelle e pezzo molto ridotto• Microfratturazioni localizzate ed

erosione della superficie

• Utensile in acciaio dolce• Abrasivo: carburo di boro, allumina, carburo di silicio• Trasduttore piezoelettrico o magnetostrittivo


• Materiali molto duri e fragili (ceramici, carburi, pietre preziose, vetro, acciai temprati)

• No spigoli ed angoli acuti• Cavità e fori con marcata conicità• Utilizzo di eventuale mascheratura di protezione• Utilizzato anche nella saldatura a lembi sovrapposti di lamiere sottili

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Abrasive Jet Machining(AJM)

• Fori e fessure • Materiali molto duri, metallici e non• Fori molto conici• No spigoli ed angoli acuti• Eventuale mascheratura


Lavorazioni Waterjet e Abrasive Waterjet - WJ/AWJ

• Taglio a freddo

• Forze di taglio basse• Geometria e finitura = f(parametri)

• Smaltimento abrasivo

• Taglia qualsiasi materiale

• Getto molto compatto di acqua sotto pressione (da 70 fino a 400 MPa)

• Può essere composto da sola acqua o contenere anche materiale abrasivo

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5 assi

2 assi

Impianto AWJ del Politecnico di Milano


WATER JET ABRASIVE WATER JET

Il Processo: getti puri e iniettati

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Schema d’impianto


g

qA doppio effetto

A singolo effetto

L’intensificatore

Entrata olio

Entrata acqua Uscita acqua

Uscita olio

Usc

ita a

cqua

Entr

ata

acqu

a

Uscita olio Entrata olio

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Intensificatore a doppio effetto


VALVOLA DI REGOLAZIONE

DELL’ARIA

LINEA DITRASPORTODELL’ABRASIVOACQUA AD ALTA

PRESSIONE

TESTA DITAGLIO ABRASIVA

UNITA’ DI REGOLAZIONE ABRASIVO

VALVOLA DI REGOLAZIONEABRASIVO

Sistema di adduzione abrasivo

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Barton Garnet– Silicon Dioxide (SiO2) 41%

– Ferrous Oxide (FeO) 10%

– Ferric Oxide (Fe2O3) 13%

– Aluminum Oxide (Al2O3) 20%

– Calcium Oxide (CaO) 3%

– Magnesium Oxide (MgO) 12%

– Manganese Oxide (MnO) 1%

mesh #HPX (µm)

60 (250)

80 (180)

100 (150)

150 (106)

200 (75)

250 (63)

Abrasivo


Materiali plastici NylonMateriali isolanti TessutiGomma PellamiPolistirene Leghe di nichelCemento Materiali ceramiciTitanio LapideiAlluminio AcciaiPietre VetroMateriali compositi CartaCibi

Materiali lavorabili

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• Il processo può essere applicato a qualsiasi materiale• Sistema facilmente automatizzabile e permette la realizzazione

di profili complessi • Geometria del solco e finitura delle pareti dipendono dalla scelta

dei parametri tecnologici• Non si hanno distorsioni ed effetti termici• Il taglio è molto accurato• Non si hanno modifiche strutturali anche in materiali spessi• Forze di taglio ridotte, non sono indispensabili attrezzaggi

particolari

Vantaggi e caratteristiche


Kevlar

Acciaio Alluminio

Bronzo

Applicazioni AWJ

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Applicazioni AWJ: lavorazione artistica dei lapidei


cibo

gomma carta

Applicazioni WJ

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ChemicalMachining(CHM)

ElectroChemicalMachining(ECM)

Chimiche

Elettrochimiche



Lavorazioni chimiche - CHM

• Trattamento termico per l’eliminazione di tensioni residue

• Decapaggio e pulitura delle superfici

• Applicazione maschera • Eliminazione delle parti della maschera che

verranno attaccate chimicamente• Immersione del pezzo nel reagente

• Risciacquo accurato

• Rimozione della maschera e ispezione

Si utilizzano soluzioni acide o alcaline per attaccare localmente o dissolvere chimicamente il materiale

Fresatura chimica

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• Piccole cavità di forma anche complessa su lamiere, pezzi forgiati o estrusi

• Vasta gamma di metalli e profondità di asportazione fino a 10-12 mm

• Produzioni di cavità o contorni a più livelli

Fresatura chimica: applicazioni


Procedura:

• Ingrandimento della geometria da tranciare

• Ricopertura del lamierino da tranciare con liquido fotosensibile

• Proiezione del negativo

• Fase di sviluppo

• Immersione in vasca piena di reagente

• Lamiere di spessore molto sottile (fino a 0.0025 mm)

• Non si formano bave

Tranciatura fotochimica

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Controindicazioni:

• Non adatto per geometrie con angoli molto acuti, cavitàprofonde e sottili, conicità molto precise

• Difficoltà con superfici porose o fortemente irregolari

• Asportazione di materiale anche nelle zone protette da maschera

• Tasso di rimozione (MRR) basso

Applicazioni nell’industria aeronautica ed elettronica

Tranciatura fotochimica


Lavorazioni elettrochimicheECM

L’elettrolita porta in soluzione i prodotti della reazione anodica che si sviluppa sulpezzo in lavorazione producendo una cavità

Elettrolita: soluzione in acqua di cloruro di sodio o di nitrato di sodio

Superfici prive di baveUsato anche per sbavatura

Utensile (catodo) in ottone, rame o bronzo

Velocità di asportazione proporzionale alla densità di corrente

No danni termici e distorsioni meccaniche

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• Problemi per spigoli netti e planarità elevata

• Controllo del flusso di elettrolita problematico

• Tolleranze dimensionali e di forma non troppo strette

• Industria aeronautica (palette di turbina, ugelli di forma complessa)

• Lavorazioni di cavità di forme complesse in materiali di elevata tenacità e resistenza meccanica

• Fori di diametro molto piccolo


• L’utensile è un catodo rotante

• L’abrasivo agisce da isolante

• Usura molto contenuta

Rettificatura elettrochimica (ECG)

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Tolleranze e Rugosità ottenibili


Come si studia una TECNOLOGIA?(prodotto+processo+sistema)

Elementi di valutazione tecnica ed economica

• Il processo– principio fisico di base del processo– modellazione dell’interazione tra

utensile e materiale– principali parametri di processo e

relativo campo di variabilità• Il sistema

– descrizione del sistema– schema di funzionamento

• Il prodotto– relazione tra parametri di processo e

qualità dei prodotti ottenibili– principali applicazioni industriali

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Come si valutauna tecnologia?(Prodotto+Processo+Sistema)

€Costo

TempoQualitàPd - Complessità particolari

geometriciPd - Finitura superficialePd - Proprietà termo-meccanichePc - Ripetibilità del processoPc - Precisione del processo

S - Costo d’investimentoS - Costo d’esercizioS/Pc - Impatto ambientale

S/Pc - Velocità di lavorazioneS - Tempi di setupS - Tempo di progettazione e

lancio in produzione di un nuovo prodotto (time to

market)

Flessibilitàft

S/Pc - Range di materiali lavorabili

S/Pc - Range di geometrie lavorabili

S/Pc - Variabilità ritmi produttivi

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