EoW May 2011

articolo tecnico

La vergella d’acciaio inossidabile (SUS304) è stata grattata meccanicamente nella direzione assiale utilizzando un tornio e quindi analizza mediante esperimenti e il metodo FEM. Sono state utilizzate come campioni le vergelle marcate meccanicamente in modo tale da ottenere delle crepe a forma di V, concave e a forma di U in direzione circonferenziale. Per il presente studio è stato utilizzato il software FEM MSC/Marc Mentat 2008 R1. Le Figure 8 e 9 e la Tabella 3 mostrano rispettivamente il modello utilizzato nell’analisi FEM, la costante del materiale ed i parametri della crepa a forma di V. Il coefficiente di attrito (µ) è stato fissato a 0,05. Inoltre, è stato adottato un modello di assi simmetrici per l’analisi FEM per ridurre i tempi di calcolo. 4.1 Comparazione dei risultati dell’esperimento e dell’analisi FEM È stata tagliata una crepa della profondità di h=0,8mm (8%) in un filo da 8mm di diametro ed è stato esaminato il suo cambiamento di forma sia dal punto di vista sperimentale che analitico dopo ciascun passo di trafilatura. La crepa iniziale nel filo di base presentava una forma a V asimmetrica. La forma della crepa iniziale è stata osservata utilizzando un microscopio, ed è stato modellato un filo di base con una crepa della stessa forma con l’analisi FEM. Appare evidente che il risultato dell’analisi FEM concorda con il risultato sperimentale. Come illustrato nella Figura 10 , la crepa sembra essere eliminata poiché il lato AB viene spinto verso l’alto all’interno del filo; tuttavia, il lato BC della crepa viene inclinato in modo da sporgere sul lato AB, formando una crepa sovrapposta (difetto). La trafilatura a tre passi di un filo di base con una crepa superficiale è stata ripetuta nell’esperimento e con l’analisi FEM.

Direzione di trafilatura

C) Passi

A) Filo di base

B) Passo

▲ ▲ Figura 7 : Deformazione della maglia dopo ripetute operazioni di trafilatura di filo con materiale estraneo sulla superficie, esaminata mediante FEM

Crepa

Die

A 1 è una zona a sezione trasversale prima e dopo il processo 0 A

Crepa trasversale

Direzione di trafilatura

▲ ▲ Figura 8 : Modello di trafilatura del filo

Aspetto

Nome

Morfologia e caratteristiche

Incrostazione Impronta a forma di foglia; la superficie della barra è sfregata fino a diventare liscia

Crepa trasversale Crepa perpendicolare alla direzione di laminazione

Ammaccatura Crepe a forma di scaglie sulla superficie

Raschiatura Crepa concava dovuta a raschiatura nella direzione di laminazione Laminato nel materiale

Intaglio risultante da pressione contro sostanze estranee come frammenti di metallo Difetto dovuto ad una continua intagliatura nella direzione di laminazione

Sovrariempi- mento

▲ ▲ Tabella 2 : Classificazione delle crepe superficiali nel filo 7

I risultati dell’analisi FEM sono coerenti con i risultati sperimentali. Indipendentemente dalla posizione del materiale estraneo nel filo (all’interno o sulla superficie del filo), esso non si deforma a causa della sua durezza, anche nel caso di ripetute operazioni di trafilatura. Ciò comporta un elevato valore di Di/Do, che aumenta lo sforzo e la probabilità di rottura del filo.

o di trasporto effettuate in modo scorretto, o a causa di un avvolgimento inappropriato dei fili 6 . Le crepe superficiali che si sviluppano sulla vergella durante la laminazione ascendente sono classificate come indicato 7 nella Tabella 2 ; tuttavia, non esiste una soluzione chiara per questo problema. Infatti, esiste una scarsa letteratura che tratta di crepe superficiali formatesi durante la trafilatura. 8–11 Nel presente studio, delle vergelle in cui si sono formate crepe circonferenziali durante la colata e la laminazione, sono state utilizzate come filo di base e ripetutamente trafilate. e l’eliminazione di queste crepe negli esperimenti e mediante l’analisi FEM. Sono stati analizzati l’aumento

▼ ▼ Figura 9 : Diagramma di incrudimento del filo d’acciaio inossidabile testato

4 Analisi di un filo

trafilato con crepe superficiali

Sollecitazione (MPa)

Le crepe superficiali si sviluppano sulle barre o sui fili durante operazioni di colata, di laminazione a caldo, di trafilatura

Deformazione

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EuroWire – Maggio 2011