Principi delle lavorazioni per deformazione plastica Plasticit Curva

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Principi delle lavorazioni per deformazione plastica • Plasticità Curva – Spostamenti permanenti di atomi

Principi delle lavorazioni per deformazione plastica • Plasticità Curva – Spostamenti permanenti di atomi - Principali lavorazioni plastiche: - Lavorazioni delle lamiere: • laminazione • trafilatura • estrusione • fucinatura • stampaggio • imbutitura • tranciatura • punzonatura • piegatura

Lavorazioni plastiche Classificazione in base al principale tipo di sollecitazione

Lavorazioni plastiche Classificazione in base al principale tipo di sollecitazione

Principi delle lavorazioni per deformazione plastica Lingotti ottenuti per fusione -Prodotti finiti -Semilavorati

Principi delle lavorazioni per deformazione plastica Lingotti ottenuti per fusione -Prodotti finiti -Semilavorati

Deformazione Plastica Struttura dei metalli: policristallina • Sollecitazioni di taglio > resistenza alla deformazione,

Deformazione Plastica Struttura dei metalli: policristallina • Sollecitazioni di taglio > resistenza alla deformazione, R scorrimento di piani atomici secondo piani reticolari ben definiti (piani di scorrimento) Modello di cedimento a taglio Materiale Ferro Tungsteno Silicio Al 2 O 3 Na. Cl Diamante Argento Oro Rame Res teor alla def (N/mm 2) 6600 16500 13700 17000 2800 121000 800 1200 t crit reale = 0. 1 ÷ 50 N/mm 2 (Dislocazioni)

Deformazione Plastica Struttura dei metalli: policristallina • Sollecitazioni di taglio > resistenza alla deformazione,

Deformazione Plastica Struttura dei metalli: policristallina • Sollecitazioni di taglio > resistenza alla deformazione, R scorrimento di piani atomici secondo piani reticolari ben definiti (piani di scorrimento) Meccanismo di scorrimento • Durante il taglio, gli atomi non scorrono uno sull’altro • Lo scorrimento avviene per il movimento delle dislocazioni Parete ad alta densità di dislocazioni Struttura di una dislocazione in alluminio deformato

Deformazione Plastica • Direzione di massima sollecitazione di taglio R = resistenza allo snervamento

Deformazione Plastica • Direzione di massima sollecitazione di taglio R = resistenza allo snervamento o limite di elasticità

Deformazione Plastica • Direzione di massima sollecitazione di taglio S = So/cosa N =

Deformazione Plastica • Direzione di massima sollecitazione di taglio S = So/cosa N = F cosa T = Fsena = T/S = Fsena/S/cosa = F/Sosenacosa poiché sen 2 a = 2 senacosa = 1/2 F/So sen 2 a max = 1/2 F/So per sen 2 a = 1 cioè a = 45° max = σ/2 R = resistenza allo snervamento o limite di elasticità

Deformazione Plastica Effetto dei bordi di grano sulla resistenza meccanica • I bordi di

Deformazione Plastica Effetto dei bordi di grano sulla resistenza meccanica • I bordi di grano bloccano il movimento delle dislocazioni e quindi rafforzano i metalli Curva del rame monocristallino e policristallino Bande di scorrimento nei grani di alluminio policristallino Dislocazioni impilate contro bordi di grano nell’acciaio inossidabile Vantaggi del monocristallo: in campo elettrico come conduttori; ottica (diffrazione, lenti di obiettivi); ingegneria: resistenza a creep; ricerca (fisica della materia).

Deformazione Plastica • Lavorazioni a caldo e a freddo - Limite di ricristallizzazione Tf

Deformazione Plastica • Lavorazioni a caldo e a freddo - Limite di ricristallizzazione Tf Deformazione a caldo Liquido T (K) 1/3 Tf 0 Deformazione a freddo Solido 2/3 Tf Limite di ricristallizzazione

Effetto della temperatura sulla curva • Processi di lavorazione per deform. plastica: - Effetto

Effetto della temperatura sulla curva • Processi di lavorazione per deform. plastica: - Effetto della temperatura

 • Vantaggi e svantaggi A caldo: A freddo: • minori forze ed energie

• Vantaggi e svantaggi A caldo: A freddo: • minori forze ed energie • minori proprietà meccaniche • minore precisione dimensionale • maggiori forze ed energie • migliori proprietà meccaniche • maggiore prec. dimensionale (ritiro) • migliore finitura superficiale • minore finitura superficiale • incrudimento (figura) R=f(d) Deformazione Resist. alla deformaz. • ricristallizzazione (figura) R=f(d) Deformazione

Parametri di deformazione Costanza del volume: V 0 = l o b o h

Parametri di deformazione Costanza del volume: V 0 = l o b o h o = V 1= l 1 b 1 h 1 Entità della deformazione: • Deformazione assoluta = Dl; Db; Dh • Deformazione relativa = l; b; h • Rapporto di deformazione = l 1/lo • Deformazione logaritmica = ln l 1/lo

 • Lavoro di deformazione plastica parallelepipeda - Carico monoassiale d. W = F

• Lavoro di deformazione plastica parallelepipeda - Carico monoassiale d. W = F dl = v Al dl/l F Costanza del volume dl l F Al = V d. W = v V dl/l

 • Definizione di “sollecitazione vera” e “deformazione vera” F dl l F v

• Definizione di “sollecitazione vera” e “deformazione vera” F dl l F v = F/A A = sezione corrente d v = dl/l l = lunghezza corrente d. W = v V dl/l d. W = v V d v

 • Interpretazione grafica del lavoro di deformazione plastica v - L’area sottesa dalla

• Interpretazione grafica del lavoro di deformazione plastica v - L’area sottesa dalla curva v - v è il lavoro di deform. plastica parallelepipeda per unità di d v v volume

 • Calcolo della curva v - v dalla curva - - Valutazione delle

• Calcolo della curva v - v dalla curva - - Valutazione delle deformazioni d v = dl/l F dl l F l = lunghezza corrente

 • Calcolo della curva v - v dalla curva - - Valutazione delle

• Calcolo della curva v - v dalla curva - - Valutazione delle sollecitazioni v = F/Ao v = Ao /A F dl l Costanza del volume Ao /A = l/lo v = l/lo = ( +1) F v = ( +1)

 • Calcolo della curva v - v dalla curva - - Limiti delle

• Calcolo della curva v - v dalla curva - - Limiti delle relazioni trovate: fino all’inizio della strizione. Oltre la strizione: v = ln (l/lo) = ln (Ao /A) Per una sezione circolare: v = ln [(Do /D)2] = 2 ln (Do /D) v = (Ao /A)

Calcolo effettivo del lavoro di deform. plastica parallelepipeda Come calcolare questo lavoro? • Formula

Calcolo effettivo del lavoro di deform. plastica parallelepipeda Come calcolare questo lavoro? • Formula per la modellazione della curva v - v nel tratto di deformazione plastica Valori tipici di k ed n k = coefficiente di resistenza n = fattore di incrudimento

 • Metodo di ricerca delle costanti k ed n log v log k

• Metodo di ricerca delle costanti k ed n log v log k Limiti della formula: incapacità di descrivere la fase elastica lineare n log v

Calcolo effettivo del lavoro di deformaz. plastica parallelepipeda Come calcolare questo lavoro? Yf =

Calcolo effettivo del lavoro di deformaz. plastica parallelepipeda Come calcolare questo lavoro? Yf = sollecitaz. media di flusso Il calcolo si semplifica se si schematizza la curva

Effetto della velocità Lavorazioni a caldo Formula empirica per la resistenza v. R =

Effetto della velocità Lavorazioni a caldo Formula empirica per la resistenza v. R = resistenza vera del materiali C = coefficiente di resistenza m = fattore di sensibilità alla velocità

Calcolo dell’energia e della forza per la deformazione plastica parallelepipeda Costanza del volume: V

Calcolo dell’energia e della forza per la deformazione plastica parallelepipeda Costanza del volume: V 0 = A o h o = A 1 h 1 = V 1 Forza P v = R = Yf = resistenza ideale alla deformazione v Area = A 1 = Aoho/h 1 Energia Up = V· v·ln l 1/l 0 = V· v· v v

Calcolo dell’energia e della forza per la deform. pl. parallelepipeda effetto. X della velocità

Calcolo dell’energia e della forza per la deform. pl. parallelepipeda effetto. X della velocità Lavorazioni a freddo Forza P Energia Yf = v/(n+1) Sollecitazione media di flusso v Yf v

Lavoro reale di deformazione plastica Il lavoro reale di deformazione plastica, ut, è la

Lavoro reale di deformazione plastica Il lavoro reale di deformazione plastica, ut, è la somma di: - lavoro di deformazione plastica parallelepipeda, up - lavoro speso per attrito esterno, ua -lavoro di deformazione plastica non parallelepipeda (attrito interno, deformazione delle sezioni), unp ut = up + ua+ unp • Rendimento della lavorazione plastica Laminazione: = 0. 75 - 0. 95 Trafilatura: = 0. 4 - 0. 8 Estrusione: = 0. 30 - 0. 60

Condizioni reali di sollecitazione durante la deform. plastica Il materiale è sottoposto a uno

Condizioni reali di sollecitazione durante la deform. plastica Il materiale è sottoposto a uno stato complesso di sollecitazioni Criteri di resistenza per l’inizio della deform. plastica Criterio di Tresca (Guest): max = ( max - min)/2 = k = R/2 k = sollecitazione tagliante critica

Criterio di Guest in condizioni particolari di sollecitazione -Stato piano di sollecitazione ( min

Criterio di Guest in condizioni particolari di sollecitazione -Stato piano di sollecitazione ( min = 0) - Stato piano di deformazione 2 1 Dallo scorrimento dei piani a 45° k 3 2 1 max = σ/2 max = Y 1 - 3 = Y

Correzione della curva v v

Correzione della curva v v

L’effetto dell’attrito Superfici di contatto: attrito

L’effetto dell’attrito Superfici di contatto: attrito

Superplasticità nei metalli • Ad elevata temperatura e lento carico, alcune leghe si deformano

Superplasticità nei metalli • Ad elevata temperatura e lento carico, alcune leghe si deformano del 2000% in assenza di stati tensionali • Lega Ti ricotto Ø si deforma del 12% a temperatura ambiente Ø si deforma fino al 1170% a 870°C e ad una velocità di carico pari a 1. 3 x 10 -4/s • Condizioni: dimensioni di grano molto fine (5 -10 micron) * molto sensibile alla deformazioni * temperatura sopra a 0. 5 Tf * bassa velocità di deformazione

Meccanismo della superplasticità • Attività delle dislocazioni molto limitata • Meccanismo di deformazione: Øslittamento

Meccanismo della superplasticità • Attività delle dislocazioni molto limitata • Meccanismo di deformazione: Øslittamento dei bordi di grano Øslittamento e rotazione di singoli grani • Applicazioni: operazioni di formatura dei metalli Ø Formatura per soffiaggio per produrre cofani di automobili. grani prima e dopo la deformazione 6 -50

Metalli nanocristallini • Diametro medio dei grani < 100 nm • Alta resistenza meccanica,

Metalli nanocristallini • Diametro medio dei grani < 100 nm • Alta resistenza meccanica, durezza e superplasticità • Esempio: se il diametro dei grani diminuisce da 10 micron a 10 nanometri, lo sforzo di snervamento del rame aumenta di 31 volte • Molto difficile produrre metalli nanocristallini