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Dec 04, 2023

Scienza della matrice: nozioni di base sulla piegatura dei metalli sulla pressa per stampaggio, parte I

ZhakYaroslavPhoto/iStock/Getty Images Plus Note: This is Part I of a two-part

Zhak YaroslavPhoto/iStock/Getty Images Plus

Nota: Questa è la prima parte di una serie in due parti che illustra le nozioni di base sulla piegatura dei metalli in una pressa per stampaggio. Leggi la Parte II qui.

In qualità di consulente professionista, mi viene spesso chiesto di affrontare i problemi degli stampi nelle operazioni di piegatura dei metalli, come l'impossibilità di ottenere l'angolo di piega corretto, un angolo di piega incoerente da una parte all'altra e crepe nel raggio di una parte piegata. Per quanto semplice possa sembrare, piegarsi può essere molto impegnativo.

Uno dei metodi di formatura più comuni eseguiti negli stampi per stampaggio dei metalli, la piegatura comporta la deformazione del metallo lungo un asse rettilineo. (Ciò lo rende diverso dalla flangiatura, che utilizza un asse curvo.) Può essere utilizzato per ottenere qualsiasi angolo di piegatura desiderato, sebbene le piegature a 90 gradi siano le più comuni.

Elementi come linguette e canali vengono creati utilizzando il processo di piegatura. Quando la piegatura viene utilizzata per creare parti a forma di U, si chiama formatura a U o formatura a canale.

Una delle maggiori sfide nella piegatura dei metalli è il ritorno elastico. Conosciuto anche come recupero elastico, è la tendenza del materiale a ritornare alla sua forma piana originaria quando sottoposto a deformazione.

Metalli come il rame e l'acciaio dolce sono più morbidi e hanno valori di ritorno elastico inferiori rispetto ai loro omologhi più resistenti, come l'acciaio ad alta resistenza o l'acciaio per molle. Indipendentemente dal valore del ritorno elastico del metallo, per ottenere l'angolo di piega finale corretto, è necessario piegare il metallo oltre l'angolo di piega desiderato e consentirgli di ritornare all'angolo corretto. I produttori di utensili e stampi e gli ingegneri si riferiscono comunemente a questo processo come piegatura eccessiva.

Nonostante gli sforzi dei produttori di acciaio, è quasi impossibile mantenere le proprietà meccaniche del metallo costanti in tutta la bobina, e queste proprietà diverse influenzano la quantità di ritorno elastico che si verifica.

Maggiore è lo snervamento e la resistenza alla trazione del materiale, maggiore è la probabilità che i valori del ritorno elastico aumentino, richiedendo una maggiore flessione per compensare. Anche lo spessore fa la differenza: i metalli più spessi mostrano valori di ritorno elastico inferiori rispetto ai metalli più sottili dello stesso tipo, principalmente perché un volume maggiore di materiale è stato deformato e incrudito nella zona radiale. Inoltre, il materiale più spesso è intrinsecamente più rigido del materiale più sottile, quindi mantiene la sua forma originale in modo più efficace.

Anche la dimensione del raggio di curvatura interno ha un grande impatto sulla quantità di ritorno elastico che si verificherà durante il processo di piegatura. Raggi più grandi si tradurranno in valori di ritorno elastico maggiori, mentre raggi più piccoli ridurranno la quantità di ritorno elastico. Se il raggio è troppo piccolo, tuttavia, il metallo potrebbe spaccarsi sul raggio esterno, dove è sottoposto alla massima tensione.

Tutto il materiale in bobina è laminato e presenta una direzione della grana. La flessione o la formatura rispetto alla direzione delle fibre influenzerà la quantità di piegatura eccessiva richiesta, nonché la probabilità di spaccatura nell'area radiale. Quando la spaccatura è un problema, la piegatura trasversale (traverso la fibra) alla direzione di laminazione è più desiderabile della piegatura parallela alla direzione di laminazione. Assicurati di prestare molta attenzione sia alla dimensione del raggio di curvatura interno che alla direzione di piegatura rispetto alla direzione di laminazione, soprattutto se il materiale è ad alta resistenza o ha scarsa elasticità.

La velocità di deformazione del metallo influisce anche sulla quantità di ritorno elastico che si verifica. Ricordare che i metalli sono sensibili alla velocità di deformazione, il che significa che velocità di formatura diverse determinano quantità diverse di allungamento e distribuzione dell'allungamento.

Il tipo, la quantità e la gravità della deformazione utilizzata per creare la curva sono altre variabili. Quando il metallo è teso o incrudito, il ritorno elastico diminuisce. La deformazione di trazione e le sollecitazioni di compressione vengono generate naturalmente durante la piegatura quando il metallo viene rispettivamente allungato e compresso. È anche possibile creare deformazioni, ad esempio mediante coniatura, che consiste nella compressione del metallo tra un punzone e una matrice per ridurne lo spessore e farlo indurire.