Tecnologie Meccaniche

8/16/2019 Tecnologie Meccaniche

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Fonderia

Colata = metallo versato nella cavità chiamata forma che solidifica (getto).

Proprietà del materiale da colare => colabilità e fusibilità:1)T fusione relat. basse (1500-1600 °C)

2)Buona fluidità,o scorrevolezza (riempire la forma)

3)Mantenere omogeneità strutturale durante solidificazione

4)Formare getti esenti da difetti

La forma => transitoria -Colata in terra

-Formatura a guscio

-Cold-box

-Microfusione (Cera persa)

-Con modello a perdere (Polistirolo espanso)

=> permanente -In conchiglia: per gravitàsottovuoto

pressofusione

-Colata centrifuga

Terra da fonderia,caratteristiche: -Plasticità (riprodurre impronta del modello)

-Coesione (conservare la forma anche sotto spinta liq.)

-Refrattarietà (resistere alle sollec. termiche)

-Permeabilità (sfogo aria e vapore ->terra umida)

Terra (forma) composta da:

sabbia di quarzo 83% --legame tra dim. grani,finitura e permeabilità;grani tondi favoriscono efficacia

legante ;

argilloide 8,5% --beitonite,conferisce plasticità e coesione,troppo argilloide rende la terra poco permeab.

additivi 5% --nero fumo(carbon fossile,pece,…) migliora caratt. Refrattarietà evitando contatto

sabbia/metallo (problema vetrificazione);

acqua 3,5%

Terra per anime –costituita da sabbia argillosa e oli autoessicanti,l’indurimento (ossidazione e

polimerizzazione) vero a 180-240°C;Formatura automatica,Hot box o Cold box;

Ritiro:

[grafico temperat/volume] Δl=Li*α*ΔT --> Δl=Li*rit.% (ΔT “ideale”) Cavità da ritiro (durante trasf. liq/sol)

Spigoli e angoli,loro isoterme bombatura,cavità da ritiro

Materozze:spostare baricentro termico (ultime a solidificarsi) –forniscono mat. liq. a pezzo durante solidif.

Possono essere coibentate o impiegate con polveri con reaz. esotermica;nelle zone critiche -> raffreddatori.

Modulo termico

(^M -->^t solid.)

Studi Chvorinov:

prof. di solidif. piastra solidifica quando

e per piastra

(K=cost ;dipende da materiale getto,mat. forma,surriscaldam.,…; M=mod. term. piastra;s=spessore

piastra;t=tempo di solidific.;)

quindi… --> --> approssim. valida anche per altre geometrie



Materozze 1)cieche,con collare medio tra pezzo e materozza;2)a cielo aperto;

Dimensionare materozze: 1)Suddividere getto in forme elemntare e calcolare M

2)Verificare direzione solidif. e definire zone che necess. di alimentazione.

3)Predisporre materozze opportune (met. Caine - met. Heuvers)

4)Verificare raggio di influenza

Metodo dei cerchi inscritti (Heuvers) (sostituisce passaggi 1 e 2); --> scelgo geom. in funzione delle esigenze (tabulato Assofond)

Massimo volume del getto alimentabile b=coeff. rit. volumetrico;

Zona protetta

K=cost (solita);s=spessore getto,in caso (pesato in base alla lunghezza)

In caso posso utilizzare un raffreddatore esterno se zona protetta troppo piccola

Tensioni di ritiro[disegno barrette,grafico temper/tempo]: velocità di raffreddamento diverse e quindi

accorciamenti diversi ma siccome sono vincolate devono ridurre la lunghezza della stessa quantità-->tensioni interne;

All’inizio --> e

Dopo --> e

Se allora non ho tensioni residue,ma è difficile da ottenere;

Di solito (a freddo è più difficile deformare) e togliendo i vincoli gli sforzi si manifestano[barra a T]

e possono generare cricche su spigoli vivi (concentraz. sforzi) [getto a U] – per evitare uso ampi raggi

raccordo;

Sovrametallo:1)materiale di riserva da lavorare successivamente;2)anche per semplificare anima o per

favorire la dir. di solidificazione; --> ci sono tabelle;

Sformi e spoglie:servono per estrarre il modello senza rovinare la forma;dipendono da:1)materiale

modello;2)uso lubrificante;3)metodo sformatura;4)altezza modello;

Raccordi angoli e spigoli:uso raggi per:1)contenere tensioni locali;2)migliore andamento

isoterme;3)migliorare tenuta terra; ; ;

Fori/sottosquadri—Anime: si realizzano con le casse d’anima dove vengono formate con terre apposite;

l’anima si rompe quando metallo si raffredda;il modello deve essere provvisto di portate d’anima;Possono

essere orizzontali,verticali o miste (baricentro contenuto nella forma!);

Canale di colata [disegno con nomi e spiegaz.].Profilo troncoconico per compensare aumento velocità liq.

evitando il rischio di inglobamento bolle.

1)Diretta (direttamente nella parte alta della forma) --problema:gocce fredde ed erosione della forma;2)In sorgente (sul fondo della forma) --riempimento più graduale e minore erosione forma;

L’attacco può essere perpendicolare o tangenziale.

Posso avere:filtri nel canale,ferma scorie nel piede,trappole a denti di sega nel can. distributore,trappola ad

azione centr. dopo il piede.

Dimensionamento canale: 1)riempimento rapido(evitare solidificazione e il cedimento della forma;

2)evitare orti velocità e turbolenze;

3)evitare penetrazione scorie;

4)distribuire il fluido in modo omogeneo nel getto;

Sistema pressurizzato:

;i canali sono

sempre pieni di liq. --> evito risucchio d’aria; Sistema non pressurizzato: ;velocià

ridotta e moto laminare,per le leghe che ossidano facilmente;



Bilancio di portata:

;

tempo di riempimento:

vincoli temporali:

velocità:

Spinta metallo statica:

Difetti di fonderia: Bave sottili -- giochi negli accoppiamenti,T colata eccessiva;

Bave più spesse -- spinta metallo statica eccessiva;

Distacco di sabbia -- erosione su parti non raccordate,scarsa coesione o permeab.

locale;

Soffiature -- impedita evacuazione di gas;

Cavità da ritiro -- insuff. alimentazione delle materozze;

Fratture a freddo -- trazioni residue eccessive;

Cricche -- eccessive tensioni su parti mal raccordate;

Buccia d’arancia -- terra mal rigenerata o con agenti inquinanti;

Pezzo incomleto -- prematura solidificazione di uno spessore sottile;

Riprese -- incollaggio di vene fluide unitesi a T troppo basse o con ossidi superficiali;



Deformazione plastica

Sul metallo si applicano a sforzi che portano il materiale a deformarsi permanentemente,la forza da

applicare dipende dalle caratteristiche meccaniche del materiale( -->prove meccaniche di compressione etorsione ->G modulo di taglio).

Bisogna superare il limite elastico [grafico ],lo scorrimento cristallino diventa irreversibili [disegno].

La deformazione può avvenire a caldo o a freddo influenzando la resistenza meccanica,anche la velocità di

deformazione influenza la resistenza meccanica.[Grafico a freddo e a caldo e ] e a temperature più elevate si incrudisce più velocemente. (grafico approssimato )

Laminazione

Una serie di rulli deformano il metallo trascinato tra essi. Posso creare varie forme e profili.Condizione di trascinamento: [disegno con le forze]

[disegno gabbia di laminazione+nomi].I cilindri possono essere a calibri aperti e calibri chiusi.[disegno]

Per la produzione dei tubi devo prima generare un forato e poi passare alla fase di stiratura e finitura.

Produzione forati:

Laminatoio Mannesmann:la barra è interposta tra due cilindri sagomati con assi sghembi. I cilindri ruotano

nella stessa direzione,deformano e fanno avanzare la barra che grazie all’effetto Mannesmann si fora al

centro,un mandrino calibra il foro e lo liscia per contrastare l’ossidazione. Effetto Mannesmann [disegno]

dovuto alle sollecitazioni di fatica di trazione e compressione.(+laminatoio Stiefel [disegno])Laminatoio presso-foratore:uno spintore spinge la barra su un mandrino che riesce a forare centralmente il

pieno che si rigonfia e occupa lo spazio tra i due cilindri che determinano il .La qualità è in genere

migliore.

Pressa a forare:è un vero provesso di estrusione inversa dopo la quale segue una fase di taglio per creare

un tubo. [disegno]

Laminazione:

Laminatoio a passa pellegrino:composto da 2 cilindri sagomati(“a mo’ di camma”),da un sistema di

alimentazione (che spinge il forato) e da un mandrino. Si susseguono un fase inerte di lento avanzamento e

una fase di laminazione effettiva con moto retrogrado.

Laminatoio continuo:costituito da 8-9 gabbie motrici a velocità crescente e mandrino.Il forato avanza

mentre viene deformato,il mandrino calibra il diamentro int. e i cilindri quello esterno.Le gabbie sono

sfasate di 90° per recuperare il “difetto di forma”.

Laminatoio a spinta:La barra viene fatta avanzare grazie al mandrino,pilotato da un sistema

pignone/cremagliera,calibra il diametro int. e i cilindri folli calibrano il diamentro esterno.

Laminatoio riduttore-stiratore:ho i cilindri motorizzati con velocità crescenti.La dimensione dei cilindri

regola il diametro est. e la loro velocità quello interno.Aumento velocità --> aumenta trazione e quindi

diminuisce lo spessore del tubo (regolo diametro int.).Le gabbie dei cilindri disposti a 120° vengono sfasate

a 60°.



EstrusioneObbligare un massello ad attraversare una apertura(nella matrice) forzandolo. [disegno]

Può essere 1)diretta,si muove il massello(richiede macchine più grandi

2)inversa,si muove la matrice(il pistone è più complesso.

[grafico pressione/corsa]

Forza necessaria [disegno]

Problema possibile --attriti diversi sopra/sotto e quindi diverse velocità di efflusso -->diminuire lunghezza

collare.Esiste estrusione idrostatica ma necessita di ermeticità(complicato).

TrafilaturaDi solito a freddo viene fatto passare un pezzo nella filiera con una azione di trazione.[disegno

filiera][disegno trafilatrice].

Forza necessaria

[grafico forza/angolo]

TranciaturaSeparo attraverso il taglio una porzione di materiale.Nel pezzo tranciato distinguo:zona di taglio(lucida) e

zona di strappo.

Forza di tranciatura

Posso avere punzone e matrice con bordi inclinati che fanno diminuire la forza di stampaggio(A dimin.) ma

energia rimane la stessa.Posso avere anche la tranciatura fine con il premi lamiera e contro

punzone.[disegno];

La punzonatura è un processo identico si inverte solo pezzo/sfrido;

PiegaturaProcesso di def. plast. localizzato (calandratura def. generalizzata per formare cilindri).Può essere

libera(solo punzone) e con stampo(matrice+punzone).E’ da tener conto il ritorno elastico

Posso aggiungere un dentino per localizzare ancora di più la deformazione e avere un ritorno minore --

difetto sulla lamiera che ha un intaglio. [disegno]

ImbuttituraOperazione di stampaggio della lamiera.[disegno]Sono importanti i raggi sul punzone(non piccolo per

evitare tranciature) e sulla matrice(non piccolo per evitare rotture e non grande per evitare grinze).E’

importante anche la pressione del premi lamiera per evitare grinze ed evitare assottigliamento.E’

importante anche il gioco tra punzone e matrice che è quindi sempre maggiore dello

spessore della lamiera.Nello stampato distinguo 1)zona di imbuto(aumento spessore-->alza

premilamiera);2)zona di parete(assottigliamento progressivo);3)zona di curvatura(assottigliamento--

>pericolo rottura).

Esiste l’imbuttitura diretta e inversa,nella qualse si cambia (“si capovolge”) la direzione di imbuttitura.



Rapporto di imbuttitura:

Stampaggio/fucinatura

Deformare plasticamente un massello(billetta) sotto l’azione delle forze esercitate daglistampi.E’importante prevedere e gestire il flusso plastico.

Camera scarta bava:scopi: 1)accogliere il materiale in eccesso;

2)contenere il movimento centrifugo(riempimento di folme alte);

3)ammortizzare il colpo durante la caduta;

Nelle sue prossimità si ha un forte incrudimento esaltato da una importante diminuzione della

temperatura.Non deve mai essere completamente riempita --> 30-60%

Dimensionamento:

Fattori che influenzano il riempimento: 1)deformabilità e resistenza allo scorrimento;

2)uso di lubrificanti;3)temperatura degli stampi;

4)forma pezzo;

Forza ed energia di stampaggio:in prima approssimazione

--> Macchine per lo stampaggio:sono magli o presse.

Maglio a semplice e doppio effetto:sono costituita da una mazza(mobile) e dall’incudine(fissa).La def.

plastica è ottenuta grazie all’energia cinetica che acquista la mazza:per gravita in quelli semplice e sotto

ulteriore spinta di un fluido in pressione in quelli a doppio effetto.Maglio semplice è azionato da un sistema

meccanico invece quello a doppio effetto è gestito grazie ad una valvola distributore.Esiste il maglio a

contraccolpo nel quale anche l’incudine si muove.Vantaggi:maggiore produttività,minor peso

incudine,minori vibrazioni:sbantaggi:minore precisione ell’allineamento stampi-->nel pezzo.Esiste anche

maglio a contraccolpo idraulico.

Energia trasformata i lavorazione:

di solito

Presse a vite:

A vite traslante:mazza solidale con la vite(collegata al volano) che si muove e madrevite fissa.

A vite rotante:la vite con il volano ruotano ma sono fissi,la madrevite solidale alla mazza si muovono.E max

gia a metà corsa e maggiore produttività ma ho problema dello slittamento volano/dischi.

[Grafico forze]In quella a vite traslanta il diametro di contatto varia-->varia la velocità di rotazione.

Energia nominale:

; Man mano la mazza scende l’energia aumenta,la regolazione

avviene comandando il distacco dal disco del volano.L’incastellatura assorbe dell’energia-->forza limite.

Energia assorbita: [grafico]

Devo quindi verificare che ;



Presse ad eccentrico:si basano sul cinematismo biella/manovella.La forza varia in base all’angolo di

rotazione, --> ; ; [disegno]

Limitazioni:non superare la forza disponibile,verificare che il momento torcente non sia troppo

alto,verificare che l’energia richiesta sia minore di quella disponibile --> curve di prestazione.

Per la regolazione della corsa,dell’eccentricità(lunghezza manovella),uso una bussola eccentrica.Presse idrauliche:basato sull’azione di uno o più pistoni idraulici.La forza massima disponibile in qualsiasi

punto della corsa,è possibile variare la velocità della slitta durante la corsa.

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