Vi siete mai chiesti come sia possibile modellare il metallo in forme complesse con precisione ed efficienza? Questo articolo si addentra nell'affascinante mondo dei metodi di espansione del metallo, spiegando varie tecniche come la formatura a rigonfiamento e il rigonfiamento idraulico. Scoprirete come questi processi trasformano le lamiere in componenti complessi e imparerete i vantaggi e le sfide di ciascun metodo. Alla fine, avrete una chiara comprensione di come queste tecniche innovative vengono applicate nelle industrie per creare prodotti metallici durevoli e precisi.
La profilatura è adatta a vari tipi di pezzi grezzi, come coppe imbutite, tubi tagliati e saldature coniche laminate.
I metodi di formazione del rigonfiamento possono essere classificati come segue:
1) Formazione del rigonfiamento del dado.
2) Formazione di rigonfiamenti morbidi, noti anche come formazione di rigonfiamenti in gomma.
Quando si utilizzano elastomeri di gomma come mezzo, si possono ulteriormente suddividere in con e senza cavità dello stampo. Con cavità di stampo, esistono cavità ad anello chiuso e cavità ad anello aperto. Le cavità ad anello chiuso sono costituite da un unico pezzo di materiale modellato in una curva chiusa mediante tornitura o fresatura. Le cavità ad anello aperto sono costituite da più petali che vengono chiusi da una forza esterna prima della formatura.
3) Formazione idraulica del rigonfiamento.
4) Formazione del rigonfiamento della lega a basso punto di fusione.
Questo metodo utilizza una lega a basso punto di fusione come mezzo, versando la lega fusa direttamente nel tubo o inserendo nel tubo un'asta con nucleo in lega.
Il processo consiste essenzialmente nell'estrusione radiale dell'intero grezzo. Il suo vantaggio è che non richiede la sigillatura, ma i suoi svantaggi includono la scomodità del caricamento e della pulizia e la bassa efficienza produttiva. È adatto per materiali ad alta resistenza o per pezzi che richiedono grandi forze di deformazione pur avendo una bassa resistenza.
5) Altri metodi di formazione dei rigonfiamenti, come i mezzi semifluidi come la paraffina, il grasso e la vaselina, sono caratterizzati da buone proprietà di tenuta e dalla capacità di generare pressioni interne uniformi sui rigonfiamenti. Sono virtualmente incomprimibili, ma i loro svantaggi includono i processi di riscaldamento e raffreddamento alternati necessari per il caricamento e la pulizia.
6) Nuovi processi come la formatura a rigonfiamento con sfere d'acciaio che sostituiscono stampi morbidi o fluidi e la formatura esplosiva, come mostrato nella Figura 6-2.
a) utilizzo di una sfera d'acciaio al posto di uno stampo morbido o di un fluido; b) metodo di formatura esplosiva composto da 1 - matrice maschio, 2 - matrice femmina, 3 - sfera d'acciaio, 4 - metà inferiore della matrice femmina, 5 - anello della matrice, 6 - esplosivo, 7 - tubo cieco, 8 - acqua.
La formatura a rigonfiamento può anche essere suddivisa in rigonfiamento naturale e rigonfiamento a compressione assiale in base alla struttura dello stampo.
Il rigonfiamento naturale si verifica quando il pezzo prende forma principalmente attraverso l'assottigliamento della parete grezza e la contrazione naturale assiale (accorciamento). Come illustrato nella Figura 6-3, durante il rigonfiamento naturale, la parete grezza sopporta principalmente sollecitazioni biassiali di trazione in uno stato di tensione piana e si deforma assottigliandosi e allungandosi in due direzioni.
La deformazione nel rigonfiamento naturale è piuttosto complessa e varia notevolmente con la forma del pezzo rigonfiato e la posizione del rigonfiamento a causa della presenza e dell'entità della contrazione assiale durante il processo. Il limite di formatura quando la sagomatura si basa esclusivamente sull'assottigliamento della parete del pezzo grezzo è legato al tasso di allungamento del materiale e allo spessore della parete. Questo tipo di formatura, che dipende interamente dall'assottigliamento, è in realtà una forma di formatura localizzata.
a) Processo di rigonfiamento b) Stato di sollecitazione-deformazione della componente.
1. Testa di pressione 2. Stampo in materiale composito 3. Asta in elastomero di gomma 4. Supporto della matrice.
Il rigonfiamento a compressione assiale, noto anche come rigonfiamento per estrusione plastica, viene eseguito applicando una forza di compressione lungo l'asse del tubo durante il rigonfiamento. In pratica, la compressione assiale viene spesso utilizzata per aumentare il fattore di rigonfiamento e rispettare il limite di formatura del materiale. L'applicazione della compressione assiale migliora lo stato di tensione e di deformazione nella zona di rigonfiamento, facilitando la deformazione plastica.
Ad esempio, quando la pressione assiale è sufficientemente elevata, lo sforzo di trazione assiale nella zona di deformazione diventa compressivo, dando luogo a uno stato di tensione e compressione, e lo stato di deformazione può passare dall'assottigliamento dello spessore e dall'allungamento in direzione radiale e assiale alla compressione assiale e all'allungamento radiale, con un assottigliamento dello spessore minimo o nullo, aumentando significativamente il limite del fattore di rigonfiamento.
La forza di compressione assiale applicata al pezzo e la forza di rigonfiamento esercitata sullo stampo in gomma possono essere fornite dallo stesso componente, oppure separatamente da due o tre componenti per una compressione bidirezionale.
A seconda dell'entità della forza di compressione assiale sul pezzo rispetto alla forza di rigonfiamento sulla gomma, nonché del loro rapporto, le sollecitazioni e le deformazioni subite dal materiale nella regione di rigonfiamento possono variare in modo significativo.
In genere, la sollecitazione assiale nello stato di stress dovrebbe essere di compressione, ma se la pressione sul pezzo è insufficiente o il rapporto tra la pressione sul pezzo e la forza di rigonfiamento sulla gomma è troppo basso, si può sviluppare anche uno stato di tensione di trazione.
Ciò equivale essenzialmente a un rigonfiamento naturale senza compressione assiale. Lo stato di deformazione dovrebbe essere tipicamente uno stato di deformazione piana sotto tensione e compressione, oppure uno stato di deformazione volumetrica sotto tensione in due direzioni e compressione, da distinguere attentamente nella progettazione dello stampo per componenti specifici.
In qualità di fondatore di MachineMFG, ho dedicato oltre un decennio della mia carriera al settore della lavorazione dei metalli. La mia vasta esperienza mi ha permesso di diventare un esperto nei campi della fabbricazione di lamiere, della lavorazione, dell'ingegneria meccanica e delle macchine utensili per metalli. Penso, leggo e scrivo costantemente su questi argomenti, cercando di essere sempre all'avanguardia nel mio campo. Lasciate che le mie conoscenze e la mia esperienza siano una risorsa per la vostra azienda.
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