tecnologia: le lavorazioni

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Testo

Lavorazione = come realizzo la parte finale del mio pezzo.
Macchine utensili = macchine che esportano il materiale.
Le lavorazioni possono essere senza asportazione di truciolo e con asportazione di truciolo. Per ora ci interessiamo di quelle senza asportazione di truciolo che si dividono a loro volta in lavorazioni di fonderia (o per fusione) e lavorazioni di deformazione plastiche (o plastiche). Da quelle di fonderia si ricavano i getti (colare del materiale in una forma prestabilita).
LE LAVORAZIONI DI FONDERIA:
I procedimenti di fonderia sfruttano le proprietà di fusibilità e colabilità dei materiali. I pezzi che otteniamo con questa lavorazione prendono il nome di getti. Le fasi fondamentali dei processi di fonderia sono le seguenti:
• Costruzione del modello
• Preparazione delle forme (formatura)
• Fusione del materiale
• Colata (introduzione del materiale fuso nella forma)
• Raffreddamento, solidificazione ed estrazione del getto (formatura)
LAVORAZIONI PER DEFORMAZIONE PLASTICA:
Le lavorazioni plastiche sono delle lavorazioni per deformazione sotto l’azione di forze esterne. Queste provocano delle deformazioni permanenti e non plastiche. Queste lavorazioni sfruttano la proprietà dei materiali metallici di subire, allo stato solido e sotto l’azione di forze esterne, delle deformazioni permanenti. Queste lavorazioni sono applicabili a materiali con un buon grado di plasticità e non sono applicabili a materiali duri e fragili. Le lavorazioni plastiche possono essere eseguite sia a caldo (quando la temperatura del materiale è superiore ai 2/3 della temperatura di fusione) che a freddo (quando la temperatura del materiale è inferiore ai 2/3 della temperatura di fusione). Le lavorazioni plastiche fondamentali sono:
• Laminazione
• Fucinatura
• Stampaggio
• Estrusione
• Imbutitura
• Trafilatura
LAMINAZIONE:Ricavare da pani o lingotti delle lamiere. Questo processo può essere eseguito sia a caldo che a freddo, in uno o più passaggi. Consiste nel far passare un massello di materiale ,alleabile tra due cilindri rotanti in senso contrario. Questi rulli prendono il nome di gabbie e la successione di gabbie prende il nome di treno di laminazione. L’impianto completo per la laminazione viene chiamato laminatoio (o impianto di laminazione). PROCESSO PRODUTTIVO:
• Riscaldo il pezzo
• Sbozzatura (lavorazione grossolana del pezzo che viene fatto passare fra i due rulli)
• Riscaldamento
• Laminatore di finitura.
FUCINATURA: Il pezzo viene sollecitato per mezzo di presse. I materiali (acciai e allumini) devono deformarsi a temperature inferiori a 1000°c. Questo processo si esegue principalmente su pezzi grezzi e di grandi dimensioni. PROCESSO PRODUTTIVO:
• Il pezzo viene riscaldato
• Il pezzo viene messo sotto la macchina
• Le dimensioni vengono scelte sotto la macchina.
STAMPAGGIO:In questo processo il prodotto finito viene ottenuto comprimendo il materiale di partenza all’interno di uno stampo, la cui forma e dimensioni corrispondono a quelle del pezzo finito. Lo stampaggio è molto richiesto, soprattutto per la produzione di pezzi in serie, che abbiano una buona resistenza e una buona affidabilità e ovviamente un costo competitivo. Questa lavorazione può essere eseguita solo a caldo.
Sovrammetallo =materiale in eccesso che verrà asportato nelle successive lavorazioni
Pressa = macchina per lo stampaggio
Stampo = ha una forma concava ed è diviso in due parti. Questi devono avere alta resistenza all’usura , alle alte temperature, alle lavorazioni meccaniche e alla corrosione. Per questo gli stampi vengono rivestiti da un velo di titanio che li rende più resistenti alla corrosione e all’usura. Gli stampi generalmente sono formati da una lega di cromo, molibdeno e acciaio inox. PROCESSO PRODUTTIVO:
• Posizionamento del materiale
• Stringiamo lo stampo tramite una pressa
• Raffreddamento
• Lavorazione del pezzo
Questo processo ha anche molti vantaggi come i bassi costi di lavorazione, la possibilità di mantenere continuità nelle fibre, produce un sovrammetallo molto ridotto e riesce a mantenere un’uniformità nelle dimensioni.
ESTRUSIONE:Questa lavorazione consiste nel comprimere un massello di materiale in una matrice dotata di un foro calibrato, di forma e dimensioni del pezzo finito. Il materiale è forzato a passare attraverso il foro per compressione. Le forze che compiono queste azioni sono molto elevate e richiedono l’uso di presse generalmente idrauliche. Questa lavorazione può essere eseguita sia a caldo che a freddo (nel secondo caso si verifica un incrudimento del materiale, che incrementa la resistenza meccanica). Con questo processo possiamo ricavare barre e profilati di varie dimensioni, con buone caratteristiche di finitura e precisione dimensionale. Ci sono vari tipi di estrusione, quella diretta, quella inversa, quella idrostatica, quella a bassa pressione e quella a rimonta e tutte queste lavorazioni hanno bisogno di lubrificanti. PROCESSO PRODUTTIVO:
• Posizionamento del materiale
• Azione della pressa
• Il pezzo viene compresso
• Il materiale esce dal foro sotto forma di profilati o barre.
IMBUTITURA: è la lavorazione con la quale una lastra piana di lamiera viene trasformata in un pezzo concavo o imbutiforme. Questo procedimento si esegue con delle presse munite di appositi stampi. Questi stampi sono formati dal punzone, dalla matrice e dal premilamiera e sono dotati di un estrattore, che ha la funzione di espellere il pezzo dalla matrice dopo la deformazione. PROCESSO PRODUTTIVO:
• Posizionamento del disco sulla matrice
• Il premilamiera si abbassa e blocca il disco di lamiera
• Il punzone viene messo in movimento
• Il punzone spinge la lamiera dentro la matrice
• La lamiera prende la forma della matrice
• Il punzone, finita la corsa, ritorna indietro
• L’estrattore estrae il pezzo finito
L’imbutitura viene eseguita generalmente a freddo. Questo processo generalmente produce pezzi che non possono essere costruiti in parti staccate o pezzi in serie che abbiano però buoni requisiti funzionali, qualitativi ed estetici.
TRAFILATURA:è una lavorazione plastica che sfrutta la duttilità dei materiali. Consiste nel ridurre la sezione di una barra, costringendola, per trazione, a passare attraverso un foro calibrato, di sezione inferiore rispetto a quello iniziale della barra. La trafilatura può essere eseguita sia a caldo (prima però il pezzo deve essere sottoposto a decapaggio) che a freddo (questo processo provoca un incrudimento del pezzo che lo rende più duro e più fragile, per questo il trafilato sarà sottoposto a un trattamento termico di ricottura). Anche qui è abbondante l’uso di lubrificanti (per eliminare l’attrito tra il pezzo e la matrice)
Decapaggio:il pezzo viene immerso in un bagno di acido solforico e successivamente lavato con acqua. Tutto questo per eliminare gli eventuali ossidi superficiali derivanti dalle lavorazioni precedenti.
ALTRE LAVORAZIONI:
Piegatura: è l’operazione con la quale la lamiera viene deformata secondo un raggio di curvatura molto piccolo. Questa operazione viene eseguita con un utensile chiamato stampo che esercita una forza sulla lamiera, gia appoggiata sulla matrice o contrastammo,. Per ottenere una deformazione permanente la sollecitazione di flessione deve superare il limite elastico dei materiali. Per la piegatura di grandi lamiere vengono usate le presse piegatrici, azionate da sistemi idraulici o meccanici. Le presse piegatrici raggiungono dimensioni ragguardevoli, con lunghezze fino a 6 m.
Curvatura: è l’operazione nella quale la deformazione della lamiera avviene secondo un raggio di curvatura molto grande rispetto allo spessore della lamiera. La curvatura si esercita sollecitando a flessione il materiale in modo da provocarne la deformazione permanente.
Calandratura: è sempre un operazione di piegatura ma eseguita con apposite macchine dette calandre. Il procedimento consiste nel far passare la lamiera da curvare fra 3 rulli cilindrici, con gli assi paralleli tra loro e disposti secondo i vertici di un triangolo isoscele. I rulli inferiori sostengono la lamiera mentre quello superiore la comprime verso di essi. La curvatura della lamiera si ottiene spostando il rullo superiore verso il basso o spostando i due inferiori verso l’alto. Il rullo superiore imprime alla lamiera un movimento di traslazione orizzontale che la fa scorrere sui rulli inferiori. Se si abbassa ulteriormente il rullo superiore e si inverte il senso di rotazione la lamiera sarà soggetta a una curvatura maggiore. Per calandratura si possono ottenere anche pezzi di forma troncoconica.
TOLLERANZE:
Le dimensioni di un pezzo vengono chiamate dimensioni nominali. Nelle lavorazioni in serie è indispensabile che tutti i pezzi dello stesso tipo siano intercambiabili tra loro, cioè che un pezzo possa essere sostituito da un altro senza ulteriori lavorazioni di adattamento. Però l’esperienza ci fa capire che le dimensioni del pezzo non sono mai uguali alle dimensioni nominali, cosi come non è possibile costruire una serie di pezzi dalle dimensioni identiche. Infatti tutte le misure che realizziamo sono imprecise, a causa del margine di incertezza dello strumento. Un grado di precisione maggiore però comporta un notevole aumento dei costi di produzione, per cui bisogna raggiungere un buon compromesso tra precisione e prezzo. Nella realtà produttiva alla dimensione nominale si associa un campo di tolleranza, o intervallo di valori, entro il quale il pezzo viene ritenuto idoneo all’uso a cui è destinato. Le tolleranze sono di fondamentale importanza nell’accoppiamento dei pezzi, infatti l’unione dei 2 pezzi, ognuno con le sue tolleranze deve essere realizzata in base a precisi criteri di funzionalità. Di solito per convenzione si fa sempre riferimento a un accoppiamento albero-foro, ma gli stessi concetti sono applicabili a tutti gli tipi di accoppiamenti, qualunque sia la forma dei pezzi. In un accoppiamento l’albero e il foro hanno la stessa dimensione nominale e le caratteristiche degli accoppiamenti sono definite dalle tolleranze dei due pezzi. Nelle lavorazioni risulta molto più semplice e razionale mantenere fissa la posizione di uno dei due pezzi (albero o foro) e realizzare l’accoppiamento desiderato variando soltanto la posizione della tolleranza dell’altro. A seconda dell’elemento scelto come base, il sistema di lavorazione si dice ad albero base o a foro base. Con questo metodo si ottengono molti vantaggi, come riducendo il numero di combinazioni possibili, ma conservando la possibilità di realizzare qualunque tipo di accoppiamento, oppure quello di semplificare le lavorazioni e le progettazioni di almeno un pezzo, si riducono anche gli strumenti per controllare i pezzi prodotti in serie.

RUGOSITA’:
Qualunque superficie, per quanto ben lavorata, se sezionato secondo un piano ideale e fortemente ingrandita, appare formata da una serie di creste e avvallamenti distribuiti in modo più o meno regolare. Si distinguono due tipi di irregolarità:errori macrogeometrici (grandi ondulazioni dovuti a difetti delle macchine utensili), errori microgeometrici (corrispondono alla rugosità e sono ondulazioni di piccola ampiezza). Ci sono vari tipi di superfici: la superficie nominale che è quella teorica cioè rappresentata sul progetto, la superficie reale che è quella che si ottiene nelle lavorazioni, quella che presenta delle rugosità e degli errori sia geometrici, sia dimensionali, la superficie rilevata che è quella rilevata da strumenti con punta sferica di diametro 1 micro millimetro detti rugosimetri e la superficie media che e la media dei valori rilevati dal rugosimetro. Nei disegni la rugosità viene espressa in Ra, definito come media aritmetica dei valori assoluti delle deviazioni rispetto alla linea media.
LAVORAZIONI AL BANCO:
Le lavorazioni al banco, definite di aggiustaggio, consistono nella lavorazione manuale di pezzi meccanici o parti di essi. Si compiono con attrezzi manuali, oppure con l’aiuto di utensili elettrici o pneumatici portatili. Queste lavorazioni manuali sono lunghe e costose e quindi non sono convenienti per le lavorazioni in serie, ma sono adatte alla produzione o alla finitura di pezzi singoli, oppure quando non è possibile o conveniente l’uso delle macchine utensili. Le lavorazioni al banco più importanti sono la tracciatura, la limatura e la raschiettatura. La tracciatura è un operazione che precede le lavorazioni vere e proprie e consiste nel riportare sul materiale lavorare le linee di riferimento lungo le quali il materiale stesso dovrà essere lavorato. Praticamente si traccia sul materiale grezzo il disegno del pezzo in dimensioni reali. Di solito l’operazione di tracciatura comprende tre fasi:la preparazione del materiale, la coloritura della superficie da tracciare e infine l’esecuzione della tracciatura. Per eseguire questa operazione abbiamo bisogno di molti strumenti come le punte a tracciare, bulini, punzoni, compassi, truschino semplice o graduato, squadre e goniometro speso utilizzati su piani di riscontro o di ghisa o do granito. La limatura è l’operazione più importante fra le lavorazioni a banco. È una operazione per asportazione di truciolo che si esegue per mezzo di utensili manuali dette lime. La lima è un utensile a taglienti multipli, ricavato da una barretta di acciaio temprato. Il corpo della lima è dotato di denti, ognuno dei quali può essere considerato come un utensile monotagliente, la dentatura è presente su più superfici della lima. Il corpo della lima termina con una parte appuntita detta codolo, che serve per il fissaggio del manico. Le lime si differenziano soprattutto per la forma , per le dimensioni, per il taglio e per il tipo di dentatura. Le lime possono essere piatte, quadrate, mezze tonde, tonde, triangolari e a coltello. Infine troviamo la raschiettatura, che è una lavorazione manuale che viene eseguita su pezzi gia lavorati dalle macchine utensili o alla lima, per migliorarne il grado di finitura. La raschiettatura produce sulle superfici dei pezzi solchi microscopici, che favoriscono il trattenimento di un sottile velo di lubrificante; questo consente di migliorare le condizioni di lubrificazione delle parti in movimento reciproco. È una lavorazione molto costosa, in quanto richiede l’impiego di personale qualificato, frequenti e accurati controlli dei pezzi e tempi di lavorazione molto lunghi. Gli utensili utilizzati per la raschiettatura si chiamano raschietti. Sono ricavati da barrette di acciaio temprato dotate di spigoli taglienti molto affilati, alcuni dei quali hanno taglienti riportati in metallo duro. La raschiettatura può essere eseguita anche con raschietti elettrici o pneumatici.

LAVORAZIONI PER ASPORTAZIONE DI TRUCIOLO
Queste lavorazioni si eseguono per mezzo di macchine in grado di trasformare un pezzo grezzo in prodotto finito mediante l’uso di utensili da taglio, che asportano il materiale in eccesso (sovrammetallo) sotto forma di trucioli. Queste lavorazioni vengono anche chiamate lavorazioni con le macchine utensili. Nelle macchine utensili si distinguono 2 movimenti fondamentali:il moto di taglio, che è quello principale e quello che realizza il distacco del truciolo e il moto di alimentazione che è il modo continuo con cui il materiale viene portato sotto l’azione dell’utensile. Questi due moti possono essere conferiti sia all’ utensile sia al pezzo a seconda del tipo di macchina utensile. Ci sono anche dei moti secondari che sono:il moto di lavoro, che deriva dalla combinazione fra il moto di taglio e quello di avanzamento e il moto di registrazione o appostamento che è quello che regola la posizione dell’utensile o del pezzo, determinando la profondità con cui l’utensile penetra nel pezzo. I componenti fondamentali di tutte le macchine utensili sono:
• Basamento o incastellatura : contiene e supporta tutti gli organi fondamentali della macchina e ne costituisce la struttura portante
• Testa motrice : contiene i meccanismi che trasmettono il movimento dal motore all’utensile o al pezzo da lavorare tramite il mandrino
• Mandrino : è l’albero principale della macchina. Supportato dalla testa motrice, imprime il moto di lavoro all’utensile o al pezzo
• Utensile : è la parte dell’attrezzatura della macchina che, a contatto con il pezzo, provoca il distacco del truciolo
• Organi di fissaggio del pezzo e dell’utensile : sono quelli che supportano gli utensili e i pezzi.
Le lavorazioni per asportazione di truciolo di importanza fondamentale sono:la foratura e la lavorazione dei fori, le lavorazioni di tornitura, le lavorazioni di fresatura e la rettifica. La foratura viene eseguita per mezzo di trapani, ma anche con altre macchine utensili. Le lavorazioni di tornitura permettono di costruire tutti i solidi di rotazione. Le macchine impiegate per la tornitura si chiamano torni. Le lavorazioni di fresatura consentono di eseguire lavorazioni di spianatura, profilatura, foratura e di costruire pezzi di qualsiasi forma , scanalature, dentature. Le macchine utilizzate si chiamano fresatrici. La retifica è una lavorazione di precisione per la finitura di superfici gia sottoposte ad altre lavorazioni. Le macchine utilizzate per la retifica sono le rettificatrici.

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