93 / 108
EuroWire – Maggio 2011
91
articolo tecnico
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.
4 Analisi di un filo
trafilato con crepe
superficiali
Le crepe superficiali si sviluppano sulle
barre o sui fili durante operazioni di
colata, di laminazione a caldo, di trafilatura
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.
Sono
stati
analizzati
l’aumento
e
l’eliminazione di queste crepe negli
esperimenti e mediante l’analisi FEM.
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.
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
Sovrariempi-
mento
Difetto dovuto ad una continua intagliatura
nella direzione di laminazione
▲
▲
Figura 7
:
Deformazione della maglia dopo ripetute operazioni di trafilatura di filo con materiale estraneo sulla
superficie, esaminata mediante FEM
▲
▲
Tabella 2
:
Classificazione delle crepe superficiali nel filo
7
▲
▲
Figura 8
:
Modello di trafilatura del filo
▼
▼
Figura 9
: Diagramma di incrudimento del filo
d’acciaio inossidabile testato
Direzione di trafilatura
A) Filo di base
B) Passo
C) Passi
Crepa
trasversale
A
0
A
1
è una zona a sezione
trasversale prima e dopo il
processo
Die
Crepa
Direzione di
trafilatura
Sollecitazione (MPa)
Deformazione