Laminazione Riduzione di sezione di un componente (generalmente prismatico) nel passaggio attraverso la luce fra due cilindri contro-rotanti Definizione di: - riduzione - arco di contatto - angolo di contatto - zona di laminazione 1 2

2 Prodotti della laminazione Semilavorati di partenza lingotti 500x500 Lavorazione a caldo (ricristallizzazione, grosse deformazioni con carichi bassi) blumi 140 - 400 bramme 80x1000 Semilavorati finali billette 40 - 100 2 8

Laminatoio sbozzatore con gruppo di comando 3 9

Prodotti della laminazione Coil Buona finitura superficiale Notevole precisione dimensionale Uniformità nello spessore Limitata per carichi elevati Treni di laminazione. A freddo Prodotti finiti lamiere 3x1000 fogli 0.01x1000 4 8

Prodotti della laminazione Prodotti finiti - barre: tonde, quadre esagonali - profilati (barre con sezione complessa, I, H, U, T, L) - vergella (barre con sezione circolare, ovale, quadrata, rettangolare) - materiale ferroviario - tubi: prodotti cavi Calibri Materiali: Acciaio Lega leggera Rame Ottone ………….. 5 8

Meccanica del processo Condizioni di imbocco spontaneo FTo ≥ FNo FNo = FN sen FTo = FT cos FT = r FN FN r cos > FN sen quindi r≥ tg Per  piccolo: tg≈ r≥  L’angolo di contatto deve essere minore del coefficiente d’attrito 6 8

Meccanica del processo Valori tipici di r (dipende da: materiale dei cilindri (acciaio, ghisa) metallo da laminare T, v, levigatezza dei cilindri) - A freddo r = 0.02 - 0.3 - A caldo r = 0.2 - 0.7 R h/2  r max 0.02 1° 0.2 11° 0.3 17° 0.7 35° Limiti alla riduzione massima h = 2R (1 - cos ) ≈ R 2 Al limite delle condizioni di imbocco: hmax ≈ R r2 7 8

Meccanica del processo Per ottenere riduzioni elevate: - coefficiente d’attrito elevato: aumenta  - raggi elevati: aumenta h R  La lunghezza della zona di laminazione aumenta in entrambi i casi 8 8

Meccanica del processo Le forze di laminazione Ipotesi: stato piano di deformazione - L’accelerazione nella laminazione v = (vf - vo)/ vo = Ao / Af - 1 Valori tipici di accelerazione: 3 - 10% - La sezione di inversione 9 8

Meccanica del processo Calcolo semplificato della forza di laminazione F = A pm A = ld b F = ld b pm ld = AC = (AO)2-(OC)2 = R2-(R-Dh/2)2 = = R2 - R2 + RDh - Dh2/4 =  RDh - Dh2/4 ld ~ SQR ( R h ) per Dh piccolo rispetto ad h F = b pm SQR ( R h ) F O R A C Dh/2 B ld pm = s(1 + ld/2hmed) F = b s SQR ( R h )(1 + ld/2hmed) 10 8

Meccanica del processo - Calcolo semplificato della forza di laminazione F = b s SQR ( R h )(1 + rld/2hmed) - Considerazioni: - la forza cresce, a parità di h, quando ld cresce; - sarebbe preferibile usare cilindri di piccolo diametro. - Calcolo della velocità di deformazione (a caldo) t = ld/vcil;  = ln (ho/hf)  = /t = (vcil/ld) ln (ho/hf) . 11 8

Meccanica del processo F perpendicolare alla direzione di laminazione - Calcolo della coppia di laminazione C = Fld/2 a caldo C = Fld/2.5 a freddo - Calcolo della potenza P = C - Calcolo dell’allargamento b = 0.3 h b = h/6 + SQRT(R/ho) F ld Stufa elettrica 1kW Utilitaria 20kW Autotreno 150kW Locomotore 3000kW Portaerei 20000kW Centrale termoelettrica 100000kW Centrale nucleare 1000000kW 12 8

13 Gabbie di laminazione Disposizone dei cilindri: duo irreversibile duo reversibile trio quarto multicilindro planetario Movimentazione laminato Inflessione cilindri Usura e sostituzione 13 10

Calibratura incastellatura scanalature calibri Realizzazione in diverse passate di forme particolari con tolleranze assegnate Criteri di progettazione dei calibri: (effettuata in base ai possibili difetti) dilatazioni termiche del metallo scanalature maggiorate deformazioni elastiche dei cilindri aria tra i cilindri incastellatura scanalature calibri 14 11

Tipi di calibri e sequenze di riduzione Trave a C Trave a T 15 10

16 Realizzazione di tondino per cemento armato Alternativo alla colata continua Sequenza di calibri 16 12

17 Difetti nei laminati - Tensioni residue: deformazione disomogenea trazione compressione trazione compressione 17 12

Difetti nei laminati - Ondulazioni: eccessiva flessione dei cilindri - Fessurazioni laterali: deformazione disomogenea e scarsa duttilità - Alligatoring: stati complessi di sollecitazioni e difetti nel getto di partenza 18 12

Produzione di tubi senza saldatura Laminatorio Mannesmann - rulli rotanti concordemente - disassamento: avanzamento assiale - incrudimento e innesco di una cricca al centro - allargamento della cricca tramite il mandrino F U R S T A B D C F 19 13

Produzione di tubi senza saldatura Laminatoio a passo di pellegrino per la riduzione di spessore e la finitura di tubi 20 9