Descrizione introduttiva

L'utilizzo della simulazione numerica dei processi di forgiatura, abbinato all'esperienza del tecnico di forgia, può tradursi in un innovativo metodo progettuale con immediati e significativi vantaggi qualitativi ed economici.
La riduzione dei tempi di sviluppo di un prodotto e il raggiungimento delle proprietà richieste si possono conseguire attraverso una efficace comunicazione tra il progettista ed il reparto di stampaggio durante la fase di progettazione del componente, della geometria degli stampi e in fase di scelta del tipo di processo o della pressa.
L'analisi mediante simulazione del comportamento a deformazione di un pezzo sottoposto alle azioni dovute alla pressa, permette di comprendere la dinamica del flusso del metallo tra gli stampi. Si individuano in questo modo le cause di mancati riempimenti e l'origine delle piegature, spesso causa dello scarto dei componenti. L'analisi termica consente inoltre di individuare zone surriscaldate per effetto di attriti interni o superficiali e predire le aree sottoraffreddate per effetto del prolungato contatto con gli stampi. Tra gli altri risultati più significativi è possibile ottenere la curva di carico della pressa, che permette di scegliere la linea più adatta per stampare il particolare in esame.

Obiettivi

Il corso si propone di mettere in rilievo i parametri più significativi del processo di stampaggio a caldo e a fredda di leghe ferrose (acciaio) e non ferrose (alluminio, ottone, titanio,...), evidenziando i fattori critici per il buon ottenimento di un pezzo stampato. La simulazione FEM del processo viene descritta in dettaglio fornendo ai partecipanti utili indicazioni pratiche su come impostare il proprio processo ed interpretare i risultati che si ottengono dall'analisi. Verranno mostrati una serie di esempi pratici di problemi reali di stampaggio, analizzati e risolti mediante software di simulazione.

Contenuti

Il corso tratta gli argomenti seguenti:

• Comportamento a deformazione dei materiali metallici nel corso delle lavorazioni di forgiatura
  • definizione delle grandezze fisiche e matematiche significative per il processo di stampaggio
  • definizione delle curve di flusso del materiale e sensibilità alla temperatura ed alla velocità di deformazione
  • fondamenti di metallurgia della deformazione dei materiali metallici
• Definizione delle condizioni al contorno: impostazione delle condizioni termo-meccaniche di contatto tra materiale in deformazione e stampo
  • attrito metallo-stampo: definizione delle leggi di attrito e dei parametri significativi per i materiali più comuni
  • scambio termico metallo-metallo: valutazione delle leggi di scambio termico per conduzione ed impostazione dei parametri di scambio al variare delle condizioni di contatto
  • scambio termico metallo-aria: convezione ed irraggiamento sulla superficie libera del pezzo
  • sensibilità all'attrito ed allo scambio termico
• Preparazione della simulazione: il trattamento dei modelli geometrici, l'operazione di meshatura, l'impostazione della cinematica della pressa
  • i formati geometrici 3D e le loro caratteristiche peculiari: STL, IGES, STEP
  • la difettologia dei modelli STL e la loro riparazione
  • meshatura superficiale e di volume: qualità degli elementi e loro influenza sulla qualità dell'analisi FEM
  • scelta della pressa: definizione del movimento della pressa ed influenza della cinematica sulle modalità di deformazione del materiale
• Il progetto e la preparazione della simulazione numerica di operazioni di forgiatura
  • scelta del materiale: modellazione delle curve di flusso attraverso la funzione di Spittel ed influenza dei parametri temperatura e velocità di deformazione
  • definizione del modello di processo: individuazione del tipo di processo utilizzato per la deformazione ed adattamento dei modelli base sul processo specifico
  • verifiche pre-lancio: operazioni di verifica sulla correttezza di impostazione dei parametri prima di lanciare l'analisi FEM
• Classificazione dei difetti di stampaggio: dinamica di formazione dei difetti e spiegazione delle cause
  • tipologia di difetti riscontrati nella pratica di stampaggio
  • individuazione delle probabili cause di difetti mediante l'analisi del flusso di materiale
  • esempi 2D utilizzati per valutare differenti tipi di difetti e spunti per l'eliminazione degli stessi
• Esempi applicativi: presentazione di casi significativi nei quali l'analisi FEM ha supportato l'individuazione dei difetti e suggerito la via per risolverli.
  • analisi 2D di casi reali significativi con diversi metalli e differenti tipologie di presse
  • analisi 3D di casi reali significativi con diversi metalli e differenti tipologie di presse

Gli argomenti trattati sono ampiamente documentati da esempi applicativi, diagrammi, tabelle che rendono efficace la descrizione delle relazioni che intercorrono fra i diversi parametri di un processo di forgiatura.

Destinatari

Progettisti e modellisti che vogliano apprendere i concetti fondamentali per analizzare gli effetti sul prodotto forgiato in funzione delle loro scelte progettuali.
Addetti alla qualità desiderosi di conoscere e classificare al meglio i possibili difetti dei forgiati.
Responsabili di gruppi di progettazione che intendano valutare i nuovi metodi progettuali assistiti da codici dedicati alla simulazione di processo.
Responsabili di processo che vogliano affrontare con metodo il controllo di tutti i parametri di processo.
Responsabili di stampaggio che intendano coordinare le funzioni dei vari reparti sopra descritti.

Prerequisiti

Il corso è destinato ai tecnici di processo e addetti alla qualità, metodisti e responsabili di stampaggio, progettisti e modellisti, cioè a tutte le figure che possiedano una cultura di base sui processi di stampaggio dei materiali metallici senza distinzione in funzione del titolo di studio. Pertanto si ritiene che il corso possa essere di beneficio per coloro che esprimono il desiderio di approfondire la teoria dei processi di stampaggio e forgia ed estendere le loro conoscenze ai nuovi processi ed ad innovativi metodi progettuali tramite la simulazione di processo.

Materiale didattico

Ad ogni partecipante è fornita copia cartacea delle diapositive utilizzate durante le lezioni. Si tratta sia delle diapositive commentate dai docenti che di diapositive/testi integrativi, consegnati per completezza di riferimenti ed opportunità di approfondimento da parte degli interessati.