Come mai?

È tutta colpa di quel fenomeno chiamato incrudimento, ossia la tendenza da parte di un materiale ad aumentare la propria resistenza a fronte di una deformazione plastica. In soldoni è come se un materiale (poniamo un acciaio al carbonio) si opponesse alla deformazione, ad esempio un allungamento, reagendo con un aumento di resistenza.

Se analizziamo fase per fase ciò che succede durante un’operazione di piegatura di questa lamiera, potremmo scorgere delle fasi simili a queste:

1. il punzone tocca la lamiera;
2. una piccola striscia di materiale inizia a deformarsi;
3. si innesca il suddetto incrudimento, che aumenta in questo modo la resistenza della zona appena deformata;
4. la deformazione a questo punto viene demandata alle fibre periferiche a destra e a sinistra;
5. le stesse fibre si deformeranno e aumenteranno di resistenza incrudendosi e “chiamando in causa” le fibre confinanti e così via;
6. al termine della discesa del punzone la deformazione sarà distribuita in una zona più o meno ampia in base all’entità dell’incrudimento, il quale sarà direttamente proporzionale (in linea di massima) alla resistenza del materiale.

A proposito di quest’ultimo punto: è stato osservato con prove empiriche che c’è una correlazione molto stretta tra la resistenza di un materiale e le dimensioni del raggio interno di piegatura.

Ad esempio, se in una data matrice si piegasse un materiale con resistenza X e si ottenesse un raggio R, un materiale con resistenza 2X e dello stesso spessore genererebbe un raggio pari a circa 2R!

L’ANGOLO “BALLERINO”

Questa problematica è direttamente riscontrabile proprio con la cattiva costanza degli angoli pur con pezzi apparentemente identici!

È per questo utilissimo per un piegatore della lamiera disporre di pezzi tagliati nello stesso senso o, per lo meno, divisi in fase di scarico. Il motivo di questo fastidio è puramente geometrico: le “grandezze lineari” con cui si ha normalmente a che fare per ottenere grandi differenze di angolo di piega sono… chirurgiche!

Ad esempio, con una matrice con V=16, è sufficiente una corsa di circa 0,08mm per passare da 90° a 91°.

QUANDO ANCHE LO SVILUPPO SOFFRE

Quando l’anisotropia in piegatura della lamiera si fa veramente presente, come in alcune leghe di alluminio oppure nell’Aisi 430 con spessori dal 2mm in su, il rischio che si corre è anche quello di ottenere pezzi finiti con misure differenti a parità di sviluppi iniziali, specie in presenza di molte pieghe.

Se non si è a conoscenza dell’effetto del tutto indesiderato, si rischiano dei veri e propri disastri in produzione con lotti di pezzi parzialmente o totalmente fuori tolleranza.

Sì, perché se sul pezzo A, piegato perpendicolarmente al senso di laminazione si generano dei raggi interni sensibilmente maggiori di quelli del pezzo B piegato parallelamente al SDL, l’effetto ovvio è che il primo risulterà abbondante nelle misure rispetto al secondo.

Si pensi che in alcuni contesti molto particolari (parlo di aeronautica, per esempio, dove la resistenza del pezzo finito deve essere “prevedibile” indipendentemente dal senso di laminazione in ogni direzione) si opta per effettuare nesting con i pezzi ruotati a 45° a scapito di un generale aumento degli sprechi di materiale.

COME GESTIRE LA SITUAZIONE IN CONDIZIONI PIÙ “NORMALI”?

Se l’articolo presenta più pieghe che incrociano entrambi i sensi di laminazione (basti pensare ad un semplice vassoio), è possibile che le dimensioni finite seguano regole differenti. In un senso avrò misure più “calanti” rispetto al senso opposto di laminazione e l’unica arma che il disegnatore o il progettista hanno a disposizione è… il compromesso!

Assodato che per un calcolo degli sviluppi affidabile sia necessario “tarare” correttamente mediante test qualsiasi CAD o CAM, è impossibile pensare che un pezzo come il vassoio precedentemente menzionato venga sviluppato con due regole differenti in base al senso di laminazione!

Quale disegnatore si metterebbe a gestire due differenti Fattori K o raggi interni oppure ancora bend deduction sulla base dell’orientamento del pezzo in fase di nesting?

Non solo: sarebbe poi sicuro che l’orientamento scelto in fase di calcolo dello sviluppo sarà poi rispettato in fase CAM, magari ottenendo comunque il minor spreco possibile? Direi che non è una strada praticabile.

IL REVERSE ENGINEERING MIRATO

Per ottenere il giusto compromesso di cui parlavamo poc’anzi, già a monte è possibile svolgere un’azione di reverse engineering intelligente, cioè che tenga conto della possibile variabile più o meno sensibile dell’anisotropia relativa alla lavorazione della lamiera.

Con un passaggio semplice, utilizzando uno strumento come la web app ToBend, è già possibile svolgere un reverse engineering trovando il valore del Fattore K matematico partendo da un campione, non a tentativi!