A freddo --> incrudimento Mat di partenza: Prodotti finiti - tubi

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Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione Università di Napoli “Federico II” Tecnologia Meccanica Deformazione plastica: Estrusione 1.
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A freddo --> incrudimento Mat di partenza: Prodotti finiti - tubi Trafilatura A freddo --> incrudimento Mat di partenza: Prodotti finiti - tubi (da laminazione) - barre - fili Elevata finitura superficiale Materiali per la trafila: - acciai per utensili - ghisa - carburi sinterizzati - diamante = angolo della trafila m = l1/lo = Ao/A1 = coeff. di allungamento = 1.2 – 1.6 1 1

Sezioni tipiche Trafilatura Parti della trafila: - zona di imbocco - zona di trafilatura - parte di calibratura - cono di uscita 2 1

Meccanica della trafilatura Calcolo dell’energia a) Approccio parallelepipedo up = sv ln (A0 / A1 ) = sv ln (l1 / lo ) Up = sv A0 l0 ln (A0 / A1 ) 3 2

Meccanica della trafilatura Calcolo dell’energia b) Energia reale, conoscendo  Ur = Up / = [sv S0 l0 ln (S0 / S1 )]/ - Calcolo della forza di tiro F l1 = F S0 l0 / S1 = Ur = [sv S0 l0 ln (S0 / S1 )]/ F = [sv S1 ln (S0 / S1 )]/ 4 2

- Sollecitazione nel prodotto trafilato 1 = F/ S1 = [sv ln (S0 / S1 )]/ Perchè non si verifichi deformazione plastica nel prodotto: 1 < sv max sv max = resistenza alla deformazione plastica del materiale in uscita [sv ln (S0 / S1 )]/< sv max ln (S0 / S1 ) < sv max/ sv  La riduzione possibile è tanto maggiore quanto maggiore è l’incrudimento, e quanto maggiore è il rendimento del processo. 5 3

ln (S0 / S1 ) < sv max/ sv Per un materiale rigido-plastico ideale: ln (S0 / S1 ) <  Nel caso reale  = 0.4 - 0.8, e: ln (S0 / S1 ) < 0.4 S0 / S1 < 1.49 S1 > 0.67 S0 ln (S0 / S1 ) < 0.8 S0 / S1 < 2.22 S1 > 0.45 S0 Per un materiale rigido-plastico e un rendimento unitario: ln (S0 / S1 ) < 1 S0 / S1 < 2.7 S1 > 0.37 S0 riduzione massima nella trafilatura (nella pratica S1 = 0.6 - 0.9 S0) 6 3

Effetto della distorsione delle sezioni sulle sollecitazioni Tecniche di indagine: - sperimentali - agli elementi finiti La distorsione aumenta quando: - l’angolo della trafila cresce il coefficiente d’attrito cresce Angolo ottimale della trafila Valori tipici: 6° - 15° Banchi di trafilatura 7 5

Problemi dimensionali Usura della trafila Parametri che influenzano l’usura: forma della trafila metallo da trafilare velocità di trafilatura tipo di lubrificante Esempio: allargamento del foro di 1/100 di mm per lunghezza del filo di 100-250 km 8 7

p 0 1 Metodi per alleviare l’usura della trafila - Controtrazione usata per fili, produzione in continuo - Lubrificazione saponi; oli emulsionati; strati di metalli soffici (rame, stagno) depositati chimicamente. - Materiali della trafila acciai per utensili carburi sinterizzati diamante p 0 1 9 6

Preparazione del metallo Operazioni scagliatura: eliminazione dell’ossido superficiale mediante decappaggio asciugamento: eliminazione delle tracce d’umidità a T > 100°C lubrificazione: diminuzione dell’attrito tra le pareti del canale di trafilatura e la superficie del metallo trattamenti termici: ricottura per rendere il materiale di nuovo duttile appuntatura: assottigliamento della punta del filo per entrare facilmente nel foro della trafila 10 6

Per la costanza della portata: Pratica della trafilatura Produzione in continuo: macchina a tamburi slittanti Per la costanza della portata: Va = VbSb/Sa = VcSc/Sb 11 6

Pratica della trafilatura Produzione discontinua: barre e tubi Banchi di trafilatura a catena Da tubi laminati con scarsa finitura superficiale e precisione dimensionale Senza mandrino (s = cost) Con mandrino fisso Con mandrino mobile d = 4 – 120 mm (300 mm) s = 0.5 – 10 mm 11 6

Pratica della trafilatura Parametri caratteristici - Angolo della trafila = 6° - 15° - Riduzione = 10% (piccole sezioni) = 40% (grosse sezioni) Riduzioni maggiori possono dar luogo a lubrificazione inadeguata, con finitura insoddisfacente - Velocità = 0.15 m/s (grosse sezioni) = 50 m/s (piccole sezioni) Velocità elevate danno luogo a temperature molto alte in trafila Lavorazione a freddo possibile necessità di ricottura Lavorazione a caldo grosse sezioni 12 6

Fessurazioni superficiali Tensioni residue Difetti Fessurazioni interne Fessurazioni superficiali Tensioni residue Fessurazioni interne. La probabilità aumenta quando: - l’angolo della trafila aumenta - il coefficiente d’attrito aumenta - la riduzione aumenta Fessurazioni esterne. La probabilità aumenta quando: - la lubrificazione è inefficiente - la velocità è eccessiva Questi difetti possono propagarsi in lavorazioni plastiche successive 13 6

Tensioni residue: origine Stessa lunghezza a diverse temperature Compress. Trazione Diversa lunghezza a temperatura ambiente 14 8

Tensioni residue: rimedi TT (bassa temperatura per evitare ricristallizazione che ridurrebbe caratteristiche meccaniche) Pallinatura Deformazione plastica controllata (stiramento)   15 10