EoW May 2011

articolo tecnico

3.2 Effetto delle particelle estranee In alcuni casi i materiali estranei sono presenti sulla superficie del filo durante la trafilatura, oppure possono entrare nella filiera attraverso il lubrificante. Questi materiali estranei si formano principalmente per erosione del filo o della filiera o dell’equipaggiamento, oppure possono originarsi dalla polvere presente nell’aria. Secondo la forma e la durezza del materiale estraneo, la rottura del filo può verificarsi come illustrato nella Figura 5 . Come esempio, la Figura 6 mostra immagini del microscopio a scansione elettronica (SEM - Scanning Electron Microscope) e fotografie dello spettro- metro EDS di un filo dopo la trafilatura con materiali estranei sulla superficie del filo. Il materiale del filo è acciaio inossidabile austenitico. L’analisi con spettrometro EDS ha evidenziato che il materiale estraneo consiste in carburo di ferro, che includeva una piccola componente di Ni. Le dimensioni erano 0,53x0,27mm, e Di/ Do era approssimativamente pari a 0,2. Si suppone che la rottura del filo non è stata causata dal basso valore di Di/Do. La Figura 7 illustra i risultati, ottenuti con l’analisi FEM, della trafilatura di un filo con materiale estraneo vicino alla superficie. Il materiale estraneo e il filo sono uniti meccanicamente all’interfaccia corrispon- dente. Dopo ripetute operazioni di trafilatura, lo sforzo agisce sull’interfaccia e causa la separazione nella medesima, generando uno spazio vuoto. Nel presente studio è stato utilizzato il codice FEM a tre dimensioni MSC/Marc Mentat 2008r1.

Costanti meccaniche per l’oro

Modulo di Young Rapporto di Poisson

80GPa

0.44

Curva dell’incrudimento

σ=475ε 0.07

Condizione del materiale per l’inclusione

O

3 , SUS304

Materiale

A1

2

Modulo di Young Rapporto di Poisson Limite di snervamento Semiangolo della filiera, riduzione Coefficiente d’attrito

300, 194GPa

0.23, 0.30

4.3, 0.205GPa α =7º, R/P=10%

0.05μm

▲ ▲ Tabella 1 : Condizioni dei materiali e di trafilatura per l’analisi FEM

A) Caso di inclusione estesa o dura

B) Caso di inclusione ridotta o morbida

▲ ▲ Figura 5 : Schema della rottura di un filo causata da materiale estraneo

La Figura 4 mostra la frequenza di rottura del filo per diversi valori di Di/Do. Questa figura indica che il filo può rompersi se Di/Do è pari a 0,3 o maggiore e che la frequenza più elevata di rottura di un filo si ha quando Di/Do è approssimativamente pari a 0,7.

stabilito come variabile da 0,3 a 0,7. Le costanti del materiale e la condizione di trafilatura per l’analisi FEM sono indicate nella Tabella 1 . Sono state esaminate le variazioni dello sforzo di trafilatura nel lato interno della filiera mediante l’analisi FEM, utilizzando fili con inclusioni di varie dimensioni. La Figura 3 illustra i risultati. É stato riscontrato che lo sforzo di trafilatura si sposta rapidamente verso l’alto quando un’inclusione passa attraverso la filiera. Si può notare che all’aumentare della relazione fra le dimensioni dell’inclusione e il diametro del filo, cioè Di/Do, aumenta anche lo sforzo di trafilatura. Nel caso di un filo con un’inclusione per la quale Di/Do è pari a 0,7, lo sforzo di trafilatura raggiunge la resistenza del filo. Ciò significa che vi è un’elevata probabilità che il filo si rompa. Prendendo in considerazione il fattore di sicurezza, si suppone che esiste il rischio che il filo si rompa quando Di/Do è superiore a 0,4. Sono state misurate le dimensioni delle inclusioni sulla superficie della frattura durante la trafilatura di fili d’oro con diametri tra 20 e 50µm.

▼ ▼ Figura 6 : Immagine SEM e analisi componenziale del filo con materiale estraneo

A) Immagine SEM del filo trafilato

B) Contenuto di Fe

C) Contenuto di Ni

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EuroWire – Maggio 2011