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Prove di stampaggio su lamiere nell’ingegneria automobilistica

Per le lamiere sottili, la duttilità è una delle proprietà meccaniche più importanti. I tipici processi di stampaggio, come l’imbutitura profonda (deep drawing) e la formatura per stiramento (stretch forming), sono regolati dai metodi di prova standard. Le macchine di prova BUP ZwickRoell per prove su lamiere sottili testano queste proprietà con forze di imbutitura fino a 1.000 kN. Una prova molto importante e allo stesso tempo molto critica è la determinazione della curva limite di deformabilità, dalla quale i progettisti ricavano le indicazioni sulle sollecitazioni massime che il materiale può subire in fase di formatura. ZwickRoell lavora in stretta collaborazione con partner altamente specializzati per sviluppare la tecnologia di misurazione ottica necessaria per la registrazione dello snervamento durante il processo di imbutitura.

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Formatura a caldo

  • Negli ultimi anni, all'interno dello stampaggio a caldo, il processo di press hardening è diventato un metodo di produzione sempre più avanzato per soddisfare le specifiche richieste di riduzione del peso delle lamiere mantenendo l'alta sicurezza all'impatto
  • L'obiettivo di questo metodo è ottenere una rigidità delle parti in lamiera pari o superiore a quella ottenuta con la tecnica di formatura convenzionale, riducendo al contempo la quantità di materiale utilizzato
  • Numerosi costruttori di automobili utilizzano questi processi per produrre componenti strutturali del telaio, come i montati A e B, i tunnel della trasmissione, i carrelli per le sospensioni anteriori e posteriori, i basamenti e i rinforzi delle portiere, gli elementi laterali, i supporti e i telai del tetto
  • Rispetto allo stampaggio convenzionale, quello a caldo è ovviamente più complesso e consente di produrre, in un breve lasso di tempo, componenti con alta resistenza, grande complessità geometrica ed effetti di contraccolpo ridotti al minimo. I provini vengono rimossi dal prodotto finito e la forza viene determinata non solo tramite una prova classica di durezza, ma anche con una prova di trazione e flessione.

Prove di trazione

Prove di trazione

Prove di trazione semplice
Prove di trazione con determinazione dei valori n e r
Prove di trazione biassiale
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Prove di trazione semplice

ZwickRoell fornisce un’ampia gamma di sistemi di prova standard fino a 2500 kN per determinare i valori caratteristici tramite le prove di trazione; si tratta di sistemi altamente precisi anche sotto carichi elevati.

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Prove di trazione con determinazione dei valori n e r

Le lamiere sottili devono avere una buona duttilità combinata a un’alta resistenza. Per fornire indicazioni sulle caratteristiche di formatura del materiale, i valori r e n sono spesso determinati anche con le prove di trazione. Il valore conosciuto come 'n' indica l'incrudimento del materiale sottoposto a deformazione plastica, mentre il valore 'r' indica l'anisotropia verticale. Il valore di n è determinato dai valori di deformazione e carico, mentre per il valore r viene misurata in aggiunta la deformazione trasversale sui provini di trazione.

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Prove di trazione biassiale

Una caratteristica distintiva è la capacità di eseguire una prova di trazione a due assi per la determinazione delle proprietà di deformazione del materiale. Questa prova viene eseguita principalmente nel campo della ricerca e sviluppo e permette di impostare ed esaminare i valori di stress definiti nell'area di intersezione del provino. ZwickRoell produce queste macchine per prove biassiali a seconda delle specifiche del cliente. Nella maggior parte dei casi la deformazione è misurata otticamente. Sono disponibili due diverse soluzioni. ZwickRoell lavora in stretta collaborazione con i propri partner per creare soluzioni per la misurazione ad alta risoluzione della distribuzione della deformazione.

Prova di tenacità alla frattura

La tenacità alla frattura Klc è una delle caratteristiche più rilevanti per i metalli, soprattutto in applicazioni legate alla sicurezza, basti pensare alle costruzioni aeronautiche, delle centrali elettriche e all’industria automobilistica. La tenacità alla frattura si determina utilizzando un provino in cui si inserisce artificialmente una cricca. Il provino viene quindi caricato fino a rottura. La tenacità alla frattura può essere determinata dalla curva di deformazione-carico e dalla lunghezza della cricca.

Prove di flessione

Le prove di flessione a 3 punti servono per determinare le caratteristiche delle proprietà a flessione e anche per un'analisi visiva della superficie esposta a estensione. In particolare, viene ispezionato visivamente il comportamento dei giunti saldati durante le prove di flessione. L’ampia gamma di kit di flessione ZwickRoell in combinazione con supporti adeguati per ogni tipo di campione è la soluzione perfetta per queste prove.

Prove draw bead

Questo test ha lo scopo di determinare il coefficiente di attrito tra le lamiere e il punzone di formatura, per identificare il lubrificante ideale ed evitare così cricche e pieghe, assicurando un ottimo processo di stampaggio. L'unità draw bead può essere facilmente installata su una macchina di prova standard. Durante la prova un foglio metallico (di dimensioni standard 300 mm x 30 mm x 2 mm) viene aggraffato assialmente dall'afferraggio superiore e dal dispositivo "draw bead" chiuso. In seguito, il nastro viene stampato attraverso il dispositivo "draw bead". Questa procedura può essere ripetuta automaticamente secondo un numero di ripetizioni variabile. La forza di serraggio del dispositivo, controllata in digitale, garantisce risultati di prova accurati e riproducibili. Il punzone del dispositivo può essere cambiato rapidamente per soddisfare le diverse specifiche di prova.

Prove di trazione ad alta velocità

Il comportamento del materiale ad alta velocità di deformazione rappresenta una criticità importante per le applicazioni nel settore automobilistico. Durante gli incidenti stradali i materiali si deformano in modo molto rapido, questo aspetto deve essere tenuto in considerazione nella fase di progettazione delle automobili. Le proprietà dei materiali possono essere determinate con le prove di trazione ad alta velocità usando le macchine per prove di trazione ad alta velocità della serie ZwickRoell HTM. Queste macchine di prova servoidrauliche raggiungono velocità fino a 20 m/s con carichi fino a 160 kN.

Test di flessione su disco

Il test di flessione su disco determina l'angolo di piega del pannello del veicolo, il comportamento della deformazione e la suscettibilità del metallo durante il processo di stampaggio con elementi di piega dominanti o durante il carico di rottura. È possibile eseguire questi test con kit speciali per prove di flessione a 3 e 4 punti. 

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