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Panoramica sulla Lavorazione della Lamiera

Lamieristica:

La lavorazione della lamiera è un processo completo di lavorazione a freddo applicato a lamiere metalliche sottili (generalmente con spessore inferiore a 6 mm), che comprende taglio, punzonatura, piegatura, saldatura, rivettatura, formatura con stampi e trattamento superficiale. Una sua caratteristica fondamentale è che lo spessore della stessa parte è costante.

Metodi di Lavorazione della Lamiera:

1. Lavorazione senza stampo: Questo processo utilizza attrezzature quali punzonatrici CNC, macchine per il taglio laser, macchine per la squadratura, macchine per la piegatura e macchine per la rivettatura per lavorare lamiere. Viene generalmente impiegato per la realizzazione di prototipi o produzioni in piccoli lotti ed è caratterizzato da un costo più elevato.

2. Lavorazione con stampo: Questo processo utilizza stampi fissi per lavorare lamiere. Gli stampi più comuni includono stampi di taglio (blanking) e stampi di formatura. È principalmente utilizzato per la produzione in serie ed è caratterizzato da un costo inferiore.

Metodi di lavorazione della lamiera:

1. Lavorazione senza stampo: Questo processo utilizza attrezzature quali punzonatrici CNC, macchine per il taglio laser, macchine per la squadratura, macchine per la piegatura e macchine per la rivettatura per lavorare lamiere. Viene generalmente impiegato per la realizzazione di prototipi o produzioni in piccoli lotti ed è relativamente costoso.

2. Lavorazione con stampo: Questo processo utilizza stampi fissi per lavorare lamiere. Questi comprendono tipicamente stampi di taglio (blanking) e stampi di formatura. È principalmente utilizzato per la produzione in serie ed è relativamente economico.

Flusso di lavorazione della lamiera

• Taglio: punzonatura CNC, taglio laser, macchina per taglio a cesoia; Formatura – piegatura, stiratura, punzonatura: macchina per piegatura, pressa per punzonatura, ecc.

• Altri processi: rivettatura, filettatura, ecc.

• Saldatura

• Trattamenti superficiali: verniciatura a polvere, galvanizzazione, lucidatura a filo, serigrafia, ecc.

Processi di lavorazione della lamiera – Taglio

I principali metodi di taglio della lamiera comprendono la punzonatura CNC, il taglio laser, le macchine per taglio a cesoia e il taglio con matrice. Attualmente, la punzonatura CNC è il metodo più comunemente utilizzato. Il taglio laser viene impiegato prevalentemente nella fase di prototipazione, ma i relativi costi di lavorazione sono elevati. Il taglio con matrice è invece utilizzato soprattutto per la produzione in serie.

Di seguito illustreremo principalmente il taglio della lamiera mediante punzonatura CNC.

La punzonatura CNC, nota anche come punzonatura a torretta, può essere utilizzata per il taglio, la perforazione di fori, lo svasamento di fori e l’aggiunta di nervature, ecc. La sua precisione di lavorazione può raggiungere ±0,1 mm. Lo spessore della lamiera trattabile con la punzonatura CNC è il seguente:

Lamiera laminata a freddo, lamiera laminata a caldo < 3,0 mm;

Lamiera di alluminio < 4,0 mm;

Lamiera di acciaio inossidabile < 2,0 mm.

1. Esistono requisiti minimi di dimensione per la punzonatura. La dimensione minima di punzonatura dipende dalla forma del foro, dalle proprietà meccaniche del materiale e dallo spessore del materiale. (Vedere la figura riportata di seguito)

2. Distanza tra fori e distanza dal bordo nella punzonatura CNC. La distanza minima tra il bordo del foro punzonato e il contorno esterno del pezzo è soggetta a determinate limitazioni, in funzione della forma del pezzo e del foro. Quando il bordo del foro punzonato non è parallelo al bordo esterno del pezzo, tale distanza minima non deve essere inferiore allo spessore del materiale t; quando invece sono paralleli, non deve essere inferiore a 1,5t. (Vedere la figura riportata di seguito)

3. Durante la realizzazione di fori estrusi, la distanza minima tra il foro estruso e il bordo è pari a 3T, la distanza minima tra due fori estrusi è pari a 6T, mentre la distanza minima di sicurezza tra il foro estruso e il bordo di piegatura (interno) è pari a 3T + R (dove T è lo spessore della lamiera e R è il raggio di piegatura).

4. Quando si eseguono forature su parti tranciate, piegate e profondamente tranciate, è necessario mantenere una certa distanza tra la parete del foro e la parete rettilinea. (Vedere il diagramma riportato di seguito)

Tecnologia di lavorazione della lamiera - formatura

La formatura della lamiera prevede principalmente operazioni di piegatura e stiramento.

1. Piega della lamiera

1.1. La piega della lamiera utilizza principalmente macchine piegatrici.

Precisione di lavorazione della piegatrice:

Prima piega: ±0,1 mm

Seconda piega: ±0,2 mm

Più di due pieghe: ±0,3 mm

1.2. Principi fondamentali della sequenza di piegatura: Piega dall'interno verso l'esterno, da piccolo a grande, piegando prima le forme speciali e poi quelle generali, assicurando che il processo precedente non influenzi né interferisca con i processi successivi.

1.3. Forme comuni degli utensili per la piegatura:

1.4. Raggio minimo di piegatura delle parti piegate: Quando un materiale viene piegato, lo strato esterno si allunga mentre quello interno si comprime nell'area dell'arrotondamento (raggio di raccordo). Quando lo spessore del materiale è costante, minore è il raggio interno (r), maggiore è l’entità dell’allungamento e della compressione. Se la tensione di trazione nello strato esterno dell’arrotondamento supera la resistenza a rottura del materiale, si verificano fessurazioni e rotture. Pertanto, nella progettazione strutturale delle parti piegate occorre evitare raggi di raccordo eccessivamente piccoli. I raggi minimi di piegatura dei materiali più comunemente utilizzati in azienda sono riportati nella tabella seguente.

Tabella dei raggi minimi di piegatura per le parti piegate:

1.5. Altezza del bordo rettilineo delle parti piegate, in genere, l'altezza minima del bordo dritto non deve essere troppo piccola. Requisito di altezza minima: h > 2t

Se l'altezza del bordo dritto h < 2t della parte piegata deve essere aumentata, è necessario innanzitutto incrementare l'altezza di piegatura e quindi procedere alla lavorazione fino alle dimensioni richieste dopo la piegatura; oppure è necessario realizzare una scanalatura superficiale nella zona di deformazione della piegatura prima della piegatura.

1.6. Altezza di un bordo dritto con lato inclinato: Quando una parte piegata presenta un lato inclinato, l'altezza minima di tale lato è: h = (2~4)t > 3 mm

1.7. Distanza tra fori sulle parti piegate: Distanza tra fori: dopo la punzonatura, il foro deve essere posizionato all'esterno della zona di deformazione della piegatura per evitare deformazioni durante la piegatura. La distanza tra la parete del foro e il bordo di piegatura è riportata nella tabella sottostante.

1.8. Per le parti con piegatura locale, la linea di piegatura deve evitare le zone in cui si verificano bruschi cambiamenti dimensionali. Quando si piega parzialmente un tratto di bordo, per evitare la concentrazione di tensioni e la formazione di crepe negli angoli acuti, la linea di piegatura può essere spostata a una certa distanza rispetto al brusco cambiamento di dimensione (Figura a), oppure può essere realizzata una scanalatura di processo (Figura b), oppure può essere praticato un foro di processo (Figura c). Si osservino i requisiti dimensionali indicati nelle figure: S > R; larghezza della scanalatura k ≥ t; profondità della scanalatura L > t + R + k/2.

1.9. Il bordo smussato di un bordo piegato deve evitare la zona di deformazione.

1.10. Requisiti di progettazione per i bordi chiusi: la lunghezza di un bordo chiuso è correlata allo spessore del materiale. Come illustrato nella figura sottostante, la lunghezza minima del bordo chiuso L > 3,5t + R, dove t è lo spessore della parete del materiale e R è il raggio di curvatura interno minimo della lavorazione precedente (come mostrato a destra nella figura sottostante).

1.11. Fori di posizionamento aggiuntivi di processo: Per garantire un posizionamento accurato della lamiera nello stampo e prevenire lo spostamento della lamiera durante la piegatura, che potrebbe causare prodotti difettosi, è necessario aggiungere in anticipo fori di posizionamento tecnologici durante la fase di progettazione, come illustrato nella figura sottostante. In particolare, per i componenti soggetti a più operazioni di piegatura e formatura, i fori tecnologici devono essere utilizzati come riferimento di posizionamento per ridurre gli errori cumulativi e assicurare la qualità del prodotto.

1.12. Dimensioni diverse comportano diversa lavorabilità:

Come mostrato nel diagramma sopra: a) eseguire prima la punzonatura del foro e successivamente la piegatura facilita il raggiungimento dell’accuratezza della dimensione L e semplifica la lavorazione; b) e c) se è richiesta un’elevata accuratezza della dimensione L, la piegatura deve essere eseguita per prima e il foro realizzato successivamente, rendendo il processo più complesso.

1.13. Rimbalzo dei pezzi piegati: Molti fattori influenzano il rimbalzo, tra cui le proprietà meccaniche del materiale, lo spessore della lamiera, il raggio di piegatura e la pressione normale applicata durante la piegatura.

Maggiore è il rapporto tra il raggio dell'angolo interno e lo spessore della lamiera della parte piegata, maggiore sarà il rimbalzo elastico.

L’impressione di nervature di rinforzo nella zona di piegatura non solo migliora la rigidità del pezzo, ma contribuisce anche a ridurre il rimbalzo elastico.

2. Tranciatura della lamiera

La tranciatura della lamiera viene realizzata principalmente mediante punzonatura CNC o punzonatura convenzionale, richiedendo vari punzoni o matrici per la tranciatura.

La forma della parte tranciata dovrebbe essere quanto più semplice e simmetrica possibile, ed è preferibile eseguire la tranciatura in un’unica operazione.

Per le parti che richiedono più operazioni di tranciatura, sono accettabili i segni che potrebbero formarsi sulla superficie durante il processo di tranciatura.

Pur garantendo il rispetto dei requisiti di assemblaggio, è consentito un certo grado di inclinazione delle pareti laterali tranciate.

2.1. Requisiti per il raggio di raccordo tra il fondo della parte tranciata e la parete verticale:

Come mostrato nella figura, il raggio di raccordo tra il fondo della parte tirata e la parete verticale deve essere maggiore dello spessore della lamiera, ovvero r > t. Per rendere il processo di trafilatura più regolare, r1 viene generalmente scelto pari a (3–5)t; il raggio massimo di raccordo non deve superare 8 volte lo spessore della lamiera, ovvero r1 ≤ 8t.

2.2. Raggio di raccordo tra la flangia e la parete della parte tirata:

Come mostrato nella figura, il raggio di raccordo tra la flangia e la parete della parte sottoposta a trafilatura deve essere maggiore del doppio dello spessore della lamiera, ovvero r2 > 2t. Per rendere il processo di trafilatura più regolare, r2 viene generalmente scelto pari a (5–10)t. Il raggio massimo della flangia non deve superare 8 volte lo spessore della lamiera, ovvero r2 ≤ 8t.

2.3. Raggio di raccordo tra la flangia e la parete della parte tirata: Come illustrato nella figura, il raggio di raccordo tra la flangia e la parete della parte tirata deve essere maggiore del doppio dello spessore della lamiera, ovvero r2 > 2t. Per rendere il processo di trafilatura più regolare, generalmente si assume r2 = (5–10)t. Il raggio massimo della flangia deve essere minore o uguale a otto volte lo spessore della lamiera, ovvero r2 < 8t.

2.4. Diametro della cavità interna delle parti circolari tirate: Come illustrato nella figura, il diametro della cavità interna delle parti circolari tirate deve essere D > d + 10t, affinché la piastra di pressione non si increspi durante la trafilatura.

2.5. Raggio di raccordo tra pareti adiacenti di una parte rettangolare tirata: Come illustrato nella figura, il raggio di raccordo tra pareti adiacenti di una parte rettangolare tirata deve essere r3 > 3t. Per ridurre il numero di operazioni di trafilatura, r3 dovrebbe essere quanto più possibile maggiore di H/5, in modo da poter eseguire la trafilatura in un’unica operazione.

2.6. Quando si forma in un unico passaggio un componente tranciato circolare senza risega, il rapporto dimensionale tra la sua altezza e il suo diametro deve soddisfare i seguenti requisiti:

Come illustrato nella figura, quando si forma in un unico passaggio un componente tranciato circolare senza risega, il rapporto tra l’altezza H e il diametro d deve essere minore o uguale a 0,4, ovvero H/d ≤ 0,4.

2.7. Variazione dello spessore dei componenti stirati: A causa dei diversi livelli di sollecitazione presenti in punti differenti, lo spessore del materiale in un componente stirato varia dopo la stiratura. In generale, il centro del fondo mantiene lo spessore originale, il materiale si assottiglia nei raccordi arrotondati del fondo, si addensa nelle zone vicine alla risega in corrispondenza della parte superiore e si addensa anche nei raccordi arrotondati dei componenti stirati di forma rettangolare. Nella progettazione di prodotti stirati, le dimensioni riportate sul disegno del prodotto devono indicare chiaramente se devono essere garantite le dimensioni esterne oppure quelle interne; non è possibile specificare contemporaneamente sia le dimensioni esterne sia quelle interne.

3. Altra formatura di lamiere:

Costole di rinforzo — Le costole vengono stampate sulle parti in lamiera per aumentarne la rigidità strutturale.

Persiane — Le persiane sono comunemente utilizzate in vari involucri o alloggiamenti per ventilazione e dissipazione del calore.

Svasatura di fori (estrazione di fori) — Utilizzata per realizzare filettature o migliorare la rigidità degli aperti.

3.1. Costole di rinforzo:

Selezione della struttura e delle dimensioni delle costole di rinforzo

Limiti dimensionali per l’interasse dei punzoni e la distanza tra il bordo del punzone e il margine del pezzo

3.2. Persiane veneziane:

Il metodo di formatura delle persiane veneziane consiste nell’utilizzare un bordo del punzone per tagliare il materiale, mentre il resto del punzone contemporaneamente allunga e deforma il materiale, generando una forma ondulata con un lato aperto.

Struttura tipica delle persiane veneziane. Requisiti dimensionali per le persiane veneziane: a > 4t; b > 6t; h < 5t; L > 24t; r > 0,5t.

3.3. Svasatura di fori (tranciatura di fori):

Esistono molti tipi di svasatura di fori; il più comune consiste nella svasatura di fori interni destinati a essere filettati.

Tecnologia di lavorazione della lamiera – saldatura

Nella progettazione delle strutture in lamiera saldata, va rispettato il principio di «disposizione simmetrica dei cordoni di saldatura e dei punti di saldatura, evitando convergenze, aggregazioni e sovrapposizioni». I cordoni e i punti di saldatura secondari possono essere interrotti, mentre quelli principali devono essere continui. I metodi di saldatura più comuni impiegati nella lavorazione della lamiera sono la saldatura ad arco e la saldatura a resistenza.

1. Saldatura ad arco:

Tra le parti in lamiera deve essere previsto uno spazio di saldatura sufficiente. Il gioco massimo ammesso tra le parti da saldare è di 0,5–0,8 mm e il cordone di saldatura deve essere uniforme e regolare.

2. Saldatura a resistenza

La superficie da saldare deve essere piana e priva di increspature, ritorno elastico, ecc.

Le dimensioni relative alla saldatura a punti a resistenza sono riportate nella tabella seguente:

Distanza tra i punti di saldatura a resistenza

Nelle applicazioni pratiche, durante la saldatura di componenti di piccole dimensioni, i dati riportati nella tabella seguente possono essere utilizzati come riferimento. Per la saldatura di componenti di grandi dimensioni, l’interasse tra i punti di saldatura può essere opportunamente aumentato, generalmente non inferiore a 40–50 mm. Per componenti non portanti, l’interasse tra i punti di saldatura può essere aumentato fino a 70–80 mm.

Spessore della lamiera t, diametro del punto di saldatura d, diametro minimo del punto di saldatura dmin, distanza minima tra i punti di saldatura e. Se le lamiere hanno spessori diversi, lo spessore di riferimento va scelto in base alla lamiera più sottile.

Numero di strati di lamiera e rapporto tra gli spessori nella saldatura a resistenza

La saldatura a resistenza per punti prevede tipicamente due strati di lamiera, con un massimo di tre strati. Il rapporto tra gli spessori di ciascuno strato nel giunto saldato deve essere compreso tra 1/3 e 3.

Se è necessario saldare tre strati, occorre innanzitutto verificare il rapporto tra gli spessori. Se tale rapporto è accettabile, la saldatura può procedere. In caso contrario, si consiglia di realizzare fori di processo o intagli di processo, saldare separatamente due strati e sfalsare i punti di saldatura.

Tecnologia di lavorazione della lamiera - Trattamento superficiale

Il trattamento superficiale della lamiera ha sia finalità anticorrosive che decorative. I trattamenti superficiali più comuni per la lamiera includono: verniciatura a polvere, zincatura elettrolitica, zincatura a caldo, ossidazione superficiale, spazzolatura superficiale e serigrafia. Prima del trattamento superficiale, è necessario rimuovere dalla superficie della lamiera oli, ruggine, scorie di saldatura, ecc.

1. Verniciatura a polvere:

Esistono due tipi di rivestimento superficiale per la lamiera: vernice liquida e vernice a polvere. In genere utilizziamo la vernice a polvere. Mediante processi quali la spruzzatura a polvere, l’adsorbimento elettrostatico e la cottura ad alta temperatura, viene applicato sulla superficie della lamiera uno strato di vernice di diversi colori, al fine di migliorarne l’aspetto e aumentare la resistenza alla corrosione del materiale. Si tratta di un metodo di trattamento superficiale comunemente impiegato.

Nota: potranno verificarsi alcune differenze cromatiche tra lamiere rivestite da produttori diversi. Pertanto, le lamiere dello stesso colore prodotte con la stessa attrezzatura dovrebbero idealmente essere rivestite dallo stesso produttore.

2. Galvanizzazione elettrolitica e galvanizzazione a caldo per immersione in zinco:

La galvanizzazione della superficie delle lamiere è un comune trattamento superficiale anticorrosivo e ne migliora anche l’aspetto estetico. La galvanizzazione può essere suddivisa in galvanizzazione elettrolitica e galvanizzazione a caldo.

La galvanizzazione elettrolitica produce un aspetto più brillante e uniforme, con uno strato di zinco più sottile, rendendola pertanto più diffusa.

La galvanizzazione a caldo produce uno strato di zinco più spesso e genera uno strato di lega zinco-ferro, offrendo una resistenza alla corrosione superiore rispetto alla galvanizzazione elettrolitica.

3. Anodizzazione superficiale:

Questa sezione illustra principalmente l’anodizzazione superficiale dell’alluminio e delle sue leghe.

L'anodizzazione superficiale dell'alluminio e delle sue leghe può produrre diversi colori, svolgendo sia una funzione protettiva che decorativa. Contemporaneamente, si forma sulla superficie del materiale un film di ossido anodico, caratterizzato da elevata durezza e resistenza all'usura, nonché da buone proprietà di isolamento elettrico e termico.

4. Spazzolatura superficiale:

Il materiale viene posizionato tra i rulli superiore e inferiore della macchina per spazzolatura. Su tali rulli sono montate delle cinghie abrasive. Azionate da un motore, le cinghie abrasivi forzano il passaggio del materiale, creando linee sulla sua superficie. Lo spessore delle linee varia a seconda del tipo di cinghia abrasiva utilizzata. La finalità principale è migliorare l’aspetto estetico. Questo trattamento di spazzolatura superficiale viene generalmente applicato esclusivamente ai materiali in alluminio.

5. Serigrafia:

La serigrafia è il processo di stampa di vari contrassegni sulla superficie dei materiali. Esistono generalmente due metodi: serigrafia su piano e tampografia. La serigrafia su piano è utilizzata principalmente per superfici piane, mentre la tampografia è necessaria per incavi più profondi.

La serigrafia richiede una matrice per serigrafia.

La piegatura della lamiera richiede esperienza; osserva come i professionisti esperti piegano le lamiere e perché lo fanno in un determinato modo. Per saperne di più sulle macchine per la piegatura o sui processi di piegatura, contatta il nostro team JUGAO CNC MACHINE.