. processo di taglio della lamiera È un'operazione fondamentale nel campo della lavorazione e produzione dei metalli, fondamentale per il taglio preciso di vari materiali, in particolare lamiere. Consiste nell'asportazione di materiale lungo una linea designata, sottoponendolo a forze di taglio, ottenendo un taglio netto e preciso.
Fondamentalmente, la cesoiatura si basa sull'applicazione di una forza per causare una deformazione plastica nel materiale, separandolo efficacemente lungo un percorso predeterminato. Questo processo viene comunemente eseguito utilizzando macchine specializzate chiamate cesoie, dotate di lame affilate disposte in modo da facilitare un taglio efficiente.
I componenti chiave del processo di cesoiatura includono il pezzo in lavorazione, ovvero il materiale da tagliare, e le lame di taglio, che eseguono l'azione di taglio. Il materiale viene posizionato tra le lame e, applicando la forza, le lame esercitano una pressione sufficiente a indurre la deformazione e la separazione lungo la linea di taglio.
Diversi fattori influenzano l'efficacia del processo di cesoiatura, tra cui le proprietà del materiale come spessore, durezza e duttilità, nonché l'affilatura, il gioco e l'allineamento della lama. Il corretto controllo di questi parametri è essenziale per ottenere tagli precisi con distorsioni o difetti minimi.
L'uso delle cesoie nella produzione di lamiere è diminuito grazie all'impiego di utensili di taglio nella punzonatura CNC e all'impiego della tecnologia di distaffatura per separare i pezzi dallo scheletro della lamiera. Le cesoie sono utilizzate principalmente per il taglio di rettangoli o strisce per stampi e presse CNC.
Nei casi in cui si utilizza il processo di taglio per ottenere le dimensioni finali, lo spessore del materiale e la dimensione XY del pezzo determinano il grado di precisione economicamente realizzabile. Un materiale più spesso e dimensioni XY maggiori richiedono tolleranze più generose.
Nell'ampia gamma di produzione di lamiere, gli spessori dei materiali variano da 0.005 pollici (0.13 mm) a 0.25 pollici (6.35 mm) nei materiali ferrosi e non ferrosi. Le attrezzature di taglio variano, di conseguenza, da una capacità di 1⁄4 pollici (6.0 mm) x una lunghezza del letto di 12 piedi (3.5 m) a piccole cesoie manuali con una capacità di 0.030 pollici (0.8 mm) e una lunghezza della lama di 12 pollici (300 mm).
Nella dimensione XY si applica una tolleranza di ±0.060 pollici (1.52 mm) per materiali più spessi e di ±0.010 pollici (0.26 mm) per materiali più sottili. Si consiglia di consultare il proprio fornitore di attrezzature per la formatura dei metalli per conoscere le capacità delle attrezzature disponibili.
Natura dei bordi tagliati
Ogni volta che la lamiera viene tagliata, sia con punzoni e matrici, cesoie o taglierine, le caratteristiche dei bordi tagliati sono simili (Figura 1).
L'azione di taglio avviene in tre fasi mentre il tagliente si muove attraverso il materiale: deformazione plastica iniziale, penetrazione e frattura. Durante la deformazione plastica iniziale, si forma il "raggio del tagliente" o "rotolamento". Durante la penetrazione, si crea la "banda di taglio" o "brunito". E durante la frattura, si sviluppano la "rottura" o "spezzatura" e la bava.
Le cesoie e gli altri dispositivi di taglio dei metalli vengono normalmente sottoposti a manutenzione e regolazione per garantire una qualità di taglio accettabile con bave nominali e per limitare l'usura di utensili e attrezzature. Ciò produce un taglio in cui la penetrazione avviene a una profondità di circa 1⁄3 dello spessore del materiale e la frattura si verifica attraverso il materiale rimanente. Una regolazione corretta genera una bava che raramente supera il 10% dello spessore del materiale.
Caratteristiche dell'attrezzatura
Esiste un'ampia varietà di attrezzature per la cesoiatura meccanica. I principali elementi comuni alla maggior parte delle cesoie includono il telaio, il bancale, il tavolo, il pistone, i dispositivi di bloccaggio, i calibri, il meccanismo di attivazione e le lame (Figura 2). I dispositivi di bloccaggio, disposti lungo il bancale vicino alla lama, agganciano il pezzo e lo bloccano saldamente in posizione per la cesoiatura.
I registri posteriori servono a posizionare il pezzo sotto la lama in movimento a una quota predeterminata. Possono variare da semplici fermi meccanici positivi a una serie di sonde (interruttori di prossimità) che rilevano il pezzo e attivano la macchina quando più di una viene a contatto contemporaneamente. A seconda del tipo e della complessità, i registri posteriori possono essere impostati manualmente o programmati.
I calibri frontali vengono spesso utilizzati per posizionare il pezzo, soprattutto quando si tratta di pezzi di grandi dimensioni. Possono essere meccanici o programmabili.
I calibri laterali, noti anche come "bracci di squadratura", sono montati perpendicolarmente alla lama sul lato sinistro o destro del letto e aiutano a guidare e squadrare il materiale rispetto alla lama.
Funzionamento
Indipendentemente da struttura, dimensioni o velocità, tutte le cesoie elettriche funzionano in modo simile. Un foglio di materiale viene fatto avanzare sul tavolo finché i registri posteriori non vengono a contatto e la linea di taglio si trova sotto la lama (Figura 3). Quando la macchina viene attivata, i dispositivi di bloccaggio bloccano il materiale e la lama mobile angolata taglia progressivamente il foglio con un movimento simile a quello di una ghigliottina.
A seconda dell'applicazione, le cesoie elettriche possono essere alimentate frontalmente o posteriormente. L'alimentazione posteriore può ridurre la movimentazione del materiale per i tagli successivi, ma richiede un operatore aggiuntivo.
Mantenimento della qualità
Durante l'operazione di taglio vengono eseguiti importanti controlli di qualità. I fattori di controllo qualità includono la planarità iniziale del materiale, le condizioni generali della superficie e dei bordi. Difetti superficiali e segni di slittamento sono comuni sui prodotti in bobina e in lamiera e sono generalmente accettabili per il produttore, a meno che tali segni non causino il rifiuto estetico del prodotto finito. Anche delaminazioni, inclusioni superficiali e altri gravi difetti nel materiale possono essere identificati e costituiscono motivo di rifiuto.
Considerazioni sulla progettazione
Per una produzione economica, il progettista esperto deve riconoscere diversi aspetti che incidono sui costi e sulla qualità durante il taglio e nelle operazioni successive. Di seguito sono riportate alcune di queste considerazioni sulla progettazione del prodotto.
●Utilizzo del materiale: i fornitori di materiali generalmente mettono a disposizione lamiere in dimensioni standard, con larghezze di 30, 36, 48 e 60 pollici. L'uso efficace di queste dimensioni standard può comportare risparmi significativi, evitando costi aggiuntivi per tagli o preparazioni in laminazione. Una consultazione tempestiva con il produttore di lamiera può consentire di modificare le dimensioni delle flange non visibili sul prodotto per ottenere un layout complessivo del pezzo leggermente più piccolo rispetto alle dimensioni standard della lamiera. Ciò può evitare costi aggiuntivi e ridurre gli sprechi.
● Direzione della grana: la direzione della grana nei laminati piani (nel senso della lunghezza della bobina) non è sempre un fattore significativo. Tuttavia, in alcune operazioni come la formatura e la piegatura, l'orientamento della grana può essere importante. Su pezzi di grandi dimensioni con flange o caratteristiche formate, il progettista dovrebbe consultare un fornitore qualificato prima di specificare l'orientamento della grana e il raggio di piegatura per determinare se le limitazioni dimensionali del materiale consentano di realizzare caratteristiche formate trasversalmente alla grana. Questo argomento è approfondito nei capitoli sulla formatura tramite pressa piegatrice e sulla produzione tramite stampaggio.
●Caratteristiche del processo: bave, segni di fissaggio e torsioni (Figura 4) sono caratteristiche del processo di taglio.
1. Dopo la cesoiatura (come in qualsiasi operazione di taglio dei metalli) si formano delle sbavature che normalmente vengono controllate entro limiti accettabili mediante opportune pratiche di cesoiatura.
2. I segni di bloccaggio, che si presentano come leggere incisioni lungo un lato del bordo tranciato del pezzo, a volte derivano dall'azione di serraggio dei dispositivi di bloccaggio. Questi segni raramente rappresentano un problema. Spesso possono essere integrati come parte di una flangia invisibile nel prodotto finale, oppure possono essere eliminati completamente durante le operazioni di rifilatura successive.
Nelle applicazioni critiche, è possibile utilizzare rivestimenti sui dispositivi di fissaggio per proteggere il materiale. Talvolta vengono utilizzati materiali con rivestimenti protettivi rimovibili per ridurre i segni e i graffi causati dai dispositivi di fissaggio, tipici del processo di taglio. Queste alternative comportano un notevole aumento dei costi.
3. Torsione, una curvatura a spirale del materiale che si verifica durante il taglio di strisce strette. È causata dall'azione a forbice della cesoia ed è influenzata dal rapporto tra la larghezza tagliata e lo spessore e la tempra della striscia.
La torsione è raramente un fattore importante, tranne quando si tagliano strisce strette. Quando un lavoro richiede strisce molto strette, spesso è possibile sostituire il materiale con coil tagliato a rulli (se l'ordine è in quantità sufficiente) o barre.
Vantaggi del processo di taglio della lamiera
La cesoiatura solitamente fa parte di un processo di fabbricazione più ampio e viene utilizzata per tagliare i fogli in dimensioni più piccole da utilizzare nell'assemblaggio di altri prodotti.
Il processo di cesoiatura nella produzione di lamiere presenta i seguenti vantaggi:
- In grado di tagliare facilmente lamiere di vari diametri.
- Mezzo conveniente per tagliare il metallo, soprattutto se utilizzato in operazioni ad alta capacità.
- Produce tagli puliti e dai bordi lisci.
- Non produce trucioli di metallo ed è un processo di taglio della lamiera praticamente privo di sprechi.
- Taglia rapidamente la lamiera in pochi secondi.
- Non necessita di riscaldamento e può essere preparato a temperatura ambiente.
- Tecnica versatile per il taglio della lamiera, in grado di tagliare metalli quali alluminio, bronzo, rame, ferro, acciaio e acciaio inossidabile.
Tuttavia, l'utilizzo di un processo di cesoiatura su lamiera presenta alcuni svantaggi. Il processo non è ideale per produzioni di volumi ridotti e metalli molto duri, come il tungsteno, non possono essere tagliati con il processo di cesoiatura. Inoltre, a volte, la lamiera viene deformata quando le lame sono danneggiate o smussate, a causa di fessure di taglio posizionate in modo errato o a causa dell'applicazione di una pressione eccessiva o insufficiente durante il serraggio.
Un altro processo di taglio della lamiera molto simile è noto come fustellatura. La differenza principale tra cesoiatura e fustellatura riguarda i diversi tipi di lame impiegate da ciascun processo di taglio della lamiera. Mentre la fustellatura utilizza lame curve, la cesoiatura utilizza lame dritte. A parte questo, entrambi i metodi di taglio della lamiera producono linee rette per lavorare la lamiera con scarti minimi o nulli.
Attrezzatura utilizzata per il processo di taglio della lamiera
Esistono diversi modi per ottenere una finitura liscia e precisa utilizzando il processo di cesoiatura. Nella produzione di lamiere, diversi tipi di macchinari possono eseguire operazioni di cesoiatura. Sebbene alcune macchine o utensili possano funzionare manualmente, altri utilizzano macchinari idraulici, pneumatici o elettrici. Le cesoie standard includono spesso un tavolo dotato di bracci di supporto e guide per fissare la lamiera, insieme a lame a bordo dritto posizionate sopra e sotto le lamiere.
Il processo di taglio della lamiera prevede il posizionamento della lamiera tra queste due lame, che vengono poi forzate l'una contro l'altra per tagliare il metallo. Nella maggior parte delle cesoie o degli utensili, la lama inferiore è fissa mentre quella superiore applica una forza verso il basso sulla lamiera. Spesso, la lama superiore è angolata per garantire che la forza richiesta diminuisca costantemente man mano che il taglio si sposta da un lato all'altro. Per il processo di cesoiatura della lamiera, è possibile utilizzare diverse attrezzature.
Cesoie Alligatore
Dotate di una ganascia incernierata, come suggerisce il nome, le cesoie a coccodrillo sono utilizzate in un'ampia gamma di operazioni di taglio dei metalli. Azionate idraulicamente, vengono solitamente utilizzate solo per tagliare pezzi di lamiera di piccole dimensioni.
Cesoie da banco
Le cesoie da banco utilizzano un utensile composito, che offre un migliore vantaggio meccanico. Sono ideali per tagliare pezzi di lamiera di medie dimensioni in forme approssimative. Le cesoie da banco sono versatili e in grado di eseguire diversi tipi di taglio. Queste macchine sono disponibili in varie dimensioni e con diverse potenze e possono produrre tagli puliti e senza sbavature.
Ghigliottine metalliche
Sono composte da cesoie inferiori e superiori, un tavolo di taglio, un dispositivo di bloccaggio del pezzo in lavorazione e un meccanismo di misurazione. Le ghigliottine per metallo sono azionate meccanicamente, idraulicamente o manualmente tramite pedale. Funzionano trattenendo la lamiera con un pistone e muovendo la lama metallica verso il basso fino a quando non incrocia una lama fissa, che taglia il metallo. Per ridurre la forza necessaria durante il taglio di pezzi di metallo di grandi dimensioni, la lama mobile può essere dritta o inclinata.
Il processo di taglio della lamiera con ghigliottine offre velocità ed economicità al processo di cesoiatura. Nella produzione di lamiere, la macchina è ideale per linee di assemblaggio ad alta capacità. Poiché tendono a produrre bordi più ruvidi rispetto ad altri utensili utilizzati durante il processo di cesoiatura, nella produzione di lamiere vengono normalmente utilizzate per fabbricare componenti in cui l'estetica non è importante, o se devono essere saldati in un secondo momento.
Cesoie elettriche
Queste cesoie sono ideali per ricavare grezzi da grandi pezzi di lamiera. I processi di taglio con cesoie elettriche utilizzano l'elettricità o l'aria compressa per azionare la macchina, sebbene quest'ultima sia azionata manualmente. La lama superiore si muove verso la lama inferiore, che rimane fissa ed esercita una tensione per tagliare la lamiera. Generalmente utilizzate per tagliare linee rette o curve con raggi ampi, le cesoie elettriche offrono flessibilità, precisione, durata ed efficienza.
snips
Le cesoie sono utensili manuali progettati specificamente per il processo di cesoiatura della lamiera. Nei processi di taglio della lamiera, vengono utilizzati due tipi principali di cesoie: le cesoie ad azione composta e le cesoie per lamiera. Le cesoie ad azione composta offrono un maggiore vantaggio meccanico grazie a un sistema di collegamento specifico e sono disponibili in diverse varianti. Queste cesoie sono utilizzate per acciaio inossidabile, acciaio dolce o alluminio.
Le cesoie per lamiera sono dotate di lame corte con manici lunghi e sono comunemente utilizzate per tagliare acciaio dolce o stagno a basso contenuto di carbonio. Sono disponibili anche in diverse varianti. Utilizzate per la loro precisione, sono principalmente utilizzate per i processi di taglio più delicati della lamiera. Tuttavia, poiché vengono utilizzate manualmente, il taglio con le cesoie richiede molto tempo.
Forbici senza gola
Le cesoie senza gola sono progettate per eseguire tagli curvi, irregolari o dritti. A differenza di molte altre cesoie, le cesoie senza gola consentono al pezzo in lavorazione di muoversi liberamente.
Settori e prodotti che utilizzano il processo di taglio della lamiera
I processi di taglio della lamiera sono utilizzati in molti settori diversi. Generalmente, la produzione di lamiera si divide in tre tipologie.
Queste categorie sono:
Produzione di lamiere commerciali comporta la produzione di beni di consumo, come carrozzerie di automobili, elettrodomestici, cofani di veicoli, tappi, lattine, cassette postali, armadi, posate ed elettronica di consumo.
La produzione industriale di lamiere prevede la fabbricazione di componenti utilizzati in altri prodotti, molti dei quali vengono impiegati per realizzare beni di consumo; la fabbricazione industriale prevede anche la realizzazione di vari utensili come seghe a nastro, trapani a colonna, sistemi idraulici e simili.
Produzione di lamiere strutturali comprende la produzione di componenti per l'edilizia, tra cui montanti di intelaiatura strutturale per grattacieli, sistemi di ventilazione, parapetti, staffe, grondaie, ascensori, tubi, porte, rivestimenti metallici e materiali per coperture.
Fabbricazione e modellatura di lamiere è essenziale per la fabbricazione di un'ampia gamma di articoli prodotti in serie, e uno degli elementi più importanti di questa pratica riguarda la tranciatura. Infatti, la lamiera rende possibili ristoranti, industria alimentare e delle bevande, agricoltura, elettronica, industria automobilistica e molti altri settori.
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