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Applicazioni Industriali
Stampaggio a freddo - Tranciatura
Marco Raimondie-mail: [email protected]
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EO Lavorazione a freddo delle lamiere
• È il processo più diffuso per la produzione di grande serie di componentistica metallica tipica del settore automobilistico, degli elettrodomestici e delle attrezzature in generale.
• Si compone di più lavorazioni quali:– Tranciatura o punzonatura– Piegatura– Imbutitura– Curvatura o calandratura– Profilatura
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EO Tranciatura
• È un’operazione in grado di tagliare sezioni piane p refissate di lamiera in quadrotti o nastri
• Viene eseguita su una pressa grazie ad uno stampo c omposto da due parti:
– Matrice vincolata alla parte fissa della pressa– Punzone solidale con la slitta
• Il punzone penetra nella lamiera e la attraversa as portando un profilo di materiale di sagoma pari alla sezione del punzon e
• La parte asportata, attraverso un foro nella parte fissa della pressa viene raccolta come sfrido nella parte bassa della pressa per essere evacuato
• Il gioco tra punzone e foro della matrice deve aver e un certo gioco che deve essere tanto più grande quanto più:
– La lamiera è di spessore elevato– La resistenza a trazione del materiale è elevata
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EO Tranciatura
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EO Tranciatura e punzonatura
• Si parla di tranciatura quando il pezzo tagliato è i l prodotto e la parte rimanente è lo sfrido
• Si parla invece di punzonatura quando la lamiera forata è il prodotto e lo sfrido è invece la parte asportata
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EO Punzonatura e tranciatura
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EO Schema di tranciatura
• Esempio, lamiera di altezza pari a 5 mm
1. Il punzone comincia penetrare e deforma plasticam ente il materiale
2. A circa 1,3 mm viene superato il carico di resist enza del materiale
3. Si creano delle fessure in corrispondenza del bor do di matrice e punzone
4. A 1,5 mm basta un leggera pressione per distaccar e il tondello
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EO Fasi di tranciatura
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EO Ritorno elastico del materiale
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EO Rottura in funzione del tipo di materiale
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EO Tranciatura
• La sezione del tondello tranciato presenta una morfol ogia tipica caratterizzata da:
• Uno spigolo arrotondato caratteristico della superf icie opposta a quella ove interviene il punzone
• Una zona liscia nel tratto opposto a quello del pun zone che ha strisciato sulla matrice al momento del distacco
• Una zona rugosa esemplificativa del fenomeno di fra ttura
• Uno spigolo rivolto verso il punzone presentante ba ve
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EO Forma del profilo tranciato
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EO Gioco punzone-matrice
• Il dimensionamento del gioco tra punzone e matrice èfondamentale per una buona tranciatura. Esso dipend e da:
– Tipo di materiale utilizzato
– Spessore della lamiera
lamiera della taglioal resistenza la è k ove
)005,0007,0( 3mm spessoriper
007,0 3mm spessoriper
t
t
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ksg
ksg
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EO Valore di Kt in funzione del materiale
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EO Gioco matrice-punzone
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EO Stampi di tranciatura
• Dimensionamento:
– Nella punzonatura il diametro del foro è stabilito d al punzone e la matrice deve essere maggiorata di 2g
– Nella tranciatura le dimensioni del pezzo sono quel le dalla matrice ed il punzone dovrà essere ridotto di 2g
• L’usura dello stampo può comportare:
– Aumento giochi matrice-punzone– Arrotondamento degli spigoli taglienti– Scheggiature
• La deriva di tali fenomeni può portare progressivam ente allo scarto dei pezzi tranciati
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EO Forza massima di tranciatura
• La forza di tranciatura è influenzata dal tipo di pu nzone e di matrice, è variabile durante il processo e massima al momento della frat tura
• La forza massima può essere determinata con la form ula:
Fmax = l s ��
Ove:
l è il perimetro del profilo tranciatos è lo spessore del materialeσ� � � � è la resistenza specifica a taglio pari a 4/5 R ���� essendo R ���� la resistenza a trazione del
materiale
• È poi opportuno maggiorare il valore trovato di circa il 20 % al fine di tenereconto dei fenomeni di attrito e di usura dello stampo
• Esistono diversi casi specifici
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EO Forza di tranciatura
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EO Punzone e matrice piani
• I piani taglienti di punzone e matrice sono parallel i
• Il valore della forza è massimo a circa il 30% dello s pessore della lamiera
• La frattura si propaga immediatamente su tutto il perim etro e la forza cala poi bruscamente (non si annulla a ca usa dei fenomeni di strisciamento)
• Nel caso di gioco scorretto la forza necessaria risult a maggiore
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EO Calcolo della dell’energia E necessaria per la
tranciatura
forza la esercita si cuisu superficie della areal' èA
tranciareda materiale del taglioal resistenza la èkt
ove
AktF ⋅=
lamiera della spessore lo è s
lamiera della spessore
tranciatomateriale
da dipende e media e massima forza trarapporto il è
ove
⇒
⇒
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λ
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EO Forza di tranciatura
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EO Punzone e matrice inclinati
• Il punzone o la matrice presentano piani taglienti inclinati
• Caratteristiche:
– Forza massima generalmente minore (in funzione dell’extra corsa del punzone)
– Energia richiesta invariata
– Evitare angoli di inclinazione eccessivi al fine di evitare rapida usura dei punzoni
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EO Forza
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cui da
punzone del extracorsal' èh
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tranciatomateriale
da dipende e media e massima forza trarapporto il è
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energiadell' eespressiondall'
λ
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EO Spinta laterale
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EO Energia
lamiera della spessore lo è s
2s Hper 0,8 - 0,7
sHper 0,6- 0,5
a pari è '
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=⇒
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λ HsFE
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EO Tranciatura con stampi
• Caratteristiche dello stampo:
– Matrice e punzone prodotti con acciai per utensili ad alto contenuto di carbonio e trattati termicamente e spigoli a raggio nullo
– Piastre di sostegno in acciaio standard
– Presenza di premilamiera per evitare deformazioni no n volute
– Disposizione dei pezzi a minimizzare lo sfrido
– Codoli di riferimento per il passo da tenere nel ca so di nastri
– Guide per tenere il nastro aderente alla matrice e evitare fuoriuscite dalla sede
– Presse generalmente meccaniche
– Produzione garantita anche di più di 100.000 pezzi p revia riaffilaturaogni 10.000 – 20.000 battute
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EO Stampo di tranciatura
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EO Stampo “progressivo”
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EO Stampo “progressivo”
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EO Punzonatura prograssiva
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EO Tranciatura su centri di lavorazione lamiere
• I centri di lavoro a controllo numerico vengono utilizz ati per piccoli lotti di pezzi ove non risulta conveniente u n grande investimento in stampi
• Il deposito di punzoni e matrici del centro consente di ottenere con una traiettoria definita punto-punto su un piano x-y una grande varietà di sagome anche complesse di tranciatura.
• Esistono anche teste di taglio laser per sagome molto complesse
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EO Centro di lavorazione lamiera
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EO Tranciatura fine
• È realizzabile su presse apposite e consente di evitare costose operazioni di finitura su pezzi che necessit ano di un certo grado di precisione (tolleranze dell’ordine di 0 ,025 mm).
• È praticabile su presse apposite dotate di:
– Premilamiera– Punzone con punto morto inferiore regolabile– Contropunzone di estrazione
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EO Tranciatura “fine”
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EO Centro di lavorazione lamiera