Sistemi di Produzione II Lavorazioni per...

Sistemi di Produzione II Lavorazioni per deformazione

© 2006 Politecnico di Torino 1

La deformazione plastica

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La deformazione plastica

Lavorazioni per deformazione

Il processo di laminazione

Estrusione e trafilatura

La forgiatura

La formatura della lamiera



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Obiettivi dell’Unità

Riconoscere le principali lavorazioni meccaniche per deformazione

Capire l’effetto dei principali parametri di processo su qualità e tempi

Dimensionare un processo per deformazione a livello di studio di fattibilità

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Prerequisiti per l’Unità

Meccanica del continuo

Elementi di fisica

Elementi di metallurgia

Prove meccaniche distruttive e non distruttive



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Bibliografia per l’Unità

“Sistemi di Produzione”A. Villa, G. Murari, D. AntonelliC.L.U.T. Editrice, 2004

capitolo 3

“Tecnologia Meccanica e Studi di Fabbricazione”Santochi, GiustiCasa Editrice Ambrosiana, 2000

capitolo 5

6

Bibliografia per l’Unità

“Manufacturing processes for engineeringmaterials”S. KalpakjianAddison-Wesley Publishing Company, 1991

capitoli 6 e 7




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Classificazione dei processi

Proprietà comuni

Comportamento dei diversi metalli



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Lavorazioni a caldo

Lavorazioni a freddo

Lavorazioni a semicaldo

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La lavorazione a caldo

Il materiale subisce un riscaldamento prima della lavorazione



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Vantaggi

grandi deformazioniforme complesse con macchinari semplici

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Vantaggi

grandi deformazioniforme complesse con macchinari semplici

Svantaggi

energia richiesta per il riscaldamentoossidazione dei materialiprecisione dimensionale non costante



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Lavorazioni a caldo



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Le operazioni avvengono a temperatura ambiente, mentre il pezzo viene riscaldato dal lavoro di deformazione



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Le operazioni avvengono a temperatura ambiente, mentre il pezzo viene riscaldato dal lavoro di deformazione

Vantaggi

miglior finitura superficialeprecisione dimensionale dei pezziagevole lubrificazione materiale - utensile

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I processi di deformazione plastica

Lavorazioni a caldo



processo a 600° - 700°C per gli acciaiqualità simile alle lavorazioni a freddopossibilità di aumentare le dimensioni del pezzo e le deformazioni impartite



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Altra classificazione

Processi continui

laminazioneestrusionetrafilatura

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Classificazione dei processi di deformazione

Processi continui

Processi discreti

stampaggiofucinatura




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Proprietà comuni




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Effetto delle dislocazioni

Semipiano atomico in eccesso

Movimento delle dislocazioni

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Proprietà meccaniche

Le proprietà meccaniche dei pezzi lavorati per deformazione aumentano:

raffinamento del grano cristallino

orientazione ottimale delle fibre

incrudimento statico e dinamico

chiusura delle cavità interne



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Anisotropia

La deformazione plastica allunga il grano in una sola direzione

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Anisotropia


La resistenza meccanica ora dipende dalla direzione



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Anisotropia



Il materiale è detto anisotropo

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Anisotropia




Anche le proprietà fisiche vengono cambiate (permeabilità magnetica, resistenza elettrica)



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Anisotropia




Anche le proprietà fisiche vengono cambiate (permeabilità magnetica, resistenza elettrica)

Due tipi di anisotropia: cristallografica e orientazione delle fibre

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Ricristallizzazione 1/2

Formazione di una nuova struttura cristallina senza tensioni residue

Avviene solo a temperature elevate

Il tempo di ricristallizzazione diminuisce al crescere della temperatura



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Ricristallizzazione 2/2

Ricristallizzazione statica e dinamica

Più il materiale è stato deformato più piccolo diventa il grano con la ricristallizzazione

L’anisotropia rimane dopo la ricristallizzazione

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Tribologia

Modello dell’adesione:

Attrito di Coulomb:

Attrito per scorrimento (fattore d’attrito):

aattrito

SF

τ=

pa ⋅= µτ

3Yma ⋅=τ



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Tribologia

p

τa

3Y

m

µ

3mYµ

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Il lavoro di deformazione

Il lavoro generato durante il processo di deformazione può essere scomposto in:

lavoro di deformazione uniforme

lavoro ridondante

lavoro di attrito

cSpLVYL

LLLL

attrunif

attrridunif

⋅⋅⋅=⋅⋅=

++=

µε



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Generazione di energia termica

Il lavoro di deformazione plastica è irreversibile

Il lavoro di deformazione plastica viene trasformato in:

calore per il 90%energia di legame per il 10%

In condizioni adiabatiche il calore generato provoca un aumento di temperatura del corpo




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Proprietà comuni


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Caratteristiche generali

La capacità di deformazione di un metallo dipende dalla sua struttura cristallina



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I metalli più plastici (alluminio) appartengono al sistema cubico a facce centrate

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I metalli meno plastici fanno parte del sistema esagonale



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I metalli meno plastici fanno parte del sistema esagonale

I metalli puri hanno capacità di deformazione maggiore delle leghe

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Leghe ferrose

Il carbonio limita la capacità di deformazione plastica

modesta se C ˜ 1%inesistente nelle ghise ( C ˜ 2,5%)

Il silicio riduce la plasticità in misura minore del carbonio



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Leghe ferrose

Il fosforo (˜0,4%) causa fragilità a freddo delle leghe

Lo zolfo in quantità minime (˜0,1%) rende la lega ferro-carbonio fragile a caldo ma deformabile a freddo

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Leghe ferrose

Tungsteno, cromo, molibdeno diminuiscono notevolmente la plasticità

Il manganese non influisce sulla capacità di deformazione fino ad un valore dello 0,7%



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Leghe di rame

Ottone

plasticità e deformabilità a freddo per Zn = 35%lavorazioni a caldo per 35% = Zn = 45%plasticità nulla se Zn > 45%

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Leghe di rame

Ottone

Bronzo

notevole capacità di deformazione per Sn < 10%lavorazioni a caldo se 10% < Sn < 25%plasticità nulla se Sn > 25%



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Leghe di alluminio

Alluminio puro notevolmente plastico

Al – Mn plastico per Mn < 1,5%

Al – Mg

lavorabile se Mg ˜ 5%se Mg > 5% problemi di tensocorrosione

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Leghe di alluminio

Il silicio in lega binaria Al – Si tende a fragilizzare la lega

Al – Mg – Si e Al – Mg – Si – Mn (leghe Anticorodal) presentano capacità di deformazione nello stampaggio a caldo



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Leghe di alluminio

Al – Zn – Mg (leghe Ergal)

leghe leggere da deformazione plastica ad elevata resistenza

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Leghe di alluminio

Al – Zn – Mg (leghe Ergal)

Al – Cu (leghe Avional)

deformabili per Cu < ̃ 12%Al – Cu – Mg presentano Cu ̃ 4% e Mg ˜ 0,5%all’aumentare di Cu aumenta la resistenza del materiale ma anche la fragilità



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Sommario della lezione

Proprietà comuni ai processi per deformazione plastica

Classificazione dei processi per deformazione

Proprietà dei diversi materiali metallici

Domande di riepilogo

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