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7.Sistemi di lavorazione - Coggle Diagram
7.Sistemi di lavorazione
i processi produttivi che possono produrre un’ampia varietà di pezzi, forme e dimensioni.
Processi produttivi possono essere classificati in macro categorie:
Colatura (casting)
processo base in cui materiale in stato liquido (fuso) viene colato all’interno di forme cave (stampi) della geometria e delle dimensioni necessarie e lasciato solidificare.
Forme transitorie (a perdere):
o Con modello a perdere
o Con modello permanente
Forme permanenti
Formatura (forming & shaping)
processi di formatura in cui è possibile dare una forma a caldo o a freddo a materiali allo stato solido:
Deformazione massiva (bulk): forgiatura, laminazione, estrusione, trafilatura
Formatura lamiera metallica: tranciatura, piegatura, imbutitura, formatura
Formatura polveri: metallurgia delle polveri, formatura ceramici
Asportazione (machining)
: processi di sottrazione di materiale in zone specifiche mediante diverse tecniche:
Asportazione di truciolo: tornitura, foratura, alesatura, fresatura, brocciatura, rettifica
Asportazione materiale: ultrasuoni, lavorazioni chimiche, elettriche ed elettrochimiche, con fasci di energia concentrata
Collegamento (joining)
processi di assemblaggio di singole parti o componenti in maniera permanente o meno:
Collegamenti permanenti: saldatura, brasatura, saldobrasatura, fissaggio meccanico,incollaggio
Collegamenti rimovibili: collegamenti meccanici
Finitura (finishing)
: processi di modifica delle proprietà superficiali per migliorare determinate
caratteristiche: estetica, adesione, saldabilità, resistenza chimica, corrosione, tribologia, usura,durezza, conduttività elettrica, rimozione difetti
Tipologie: levigatura, lappatura, lucidatura, rullatura, trattamenti superficiali, rivestimenti
Micro e nano fabbricazione (micro- & nano-fabrication)
Tecnologie in grado di produrre parti con dimensioni a livelli micro e nano come fabbricazione di
sistemi microelettromeccanici (MEMS)
e sistemi nanoelettromeccanici (NEMS).
Coinvolgono processi come litografia, microlavorazioni superficiali, incisione e varie lavorazioni specializzate.
Esiste più di un metodo adatto per la fabbricazione di un componente in un certo materiale, ciascuno ha specifici:
Vantaggi
Limitazioni
Produttività
Costi
. La scelta dei processi produttivi
dipende dalle caratteristiche geometriche delle parti che devono essere prodotto,
comprese le tolleranze dimensionali e la tessitura superficiale richieste,
e così via numerosi fattori relativi al particolare materiale del pezzo e alla sua fabbricazione proprietà.
diversi fattori possono avere un ruolo importante, come la dimensione del pezzo,complessità della forma, precisione dimensionale e finitura superficiale richiesta
I materiali fragili e duri non possono essere modellati o formati senza il rischio di frattura, a meno che non siano eseguiti a temperature elevate, mentre possono più facilmente fusi, colati e lavorati per asportazione
I metalli che sono stati preformati a temperatura ambiente diventano meno formabili durante lavorazioni successive, spesso necessarie a completare la parte; questo perché i metalli sono diventati più forti, più duri e meno duttili rispetto a prima della lavorazione.
Nella scelta diventano, quindi, di fondamentale importanza le proprietà tecnologiche.
Le parti piatte e le sezioni trasversali sottili possono essere difficili da fondere.
Le parti complesse in genere non possono essere sagomate facilmente ed economicamente da lavorazioni come la forgiatura, mentre, a seconda della dimensione del pezzo e del livello di complessità, le parti possono essere colate con tecniche di precisione, fabbricate singolarmente o prodotti con tecniche di metallurgia delle polveri.
Le tolleranze dimensionali e la finitura superficiale nelle operazioni di lavorazione a caldo sono inferiori a quelle ottenute in operazioni eseguite a temperatura ambiente,a causa dei cambiamenti dimensionali, distorsioni, deformazioni e superfici ossidazione che si verificano alle elevate temperature coinvolte.
Sostituzione del processo.
per una serie di motivi e dopo una revisione di tutti appropriati e applicabili processi, un particolare metodo di produzione potrebbe dover essere sostituito con un altro
C'è una richiesta costante di approcci ai problemi di produzione e, per la riduzione dei costi di produzione.
Ad esempio, le parti in lamiera tradizionalmente sono stati tagliati e fabbricati utilizzando punzonatura e tranciatura con presse meccaniche.
Anche se ancora ampiamente utilizzate, alcune di queste operazioni vengono attualmente sostituite mediante
taglio laser, eliminando così la necessità di attrezzature dure, che hanno solo forme fisse e possono essere costose e richiedere molto tempo.
Il percorso del laser in questa operazione di taglio è controllato da computer, aumentando così la flessibilità dell'operazione e la sua capacità di produrre un'infinita varietà di forme in modo accurato, ripetitivo ed economico. a causa del calore elevato coinvolto nell'utilizzo dei laser le superfici prodotte dopo il taglio hanno caratteristiche molto diverse (scolorimento e aspetto superficiale) rispetto a quelli prodotti con metodi tradizionali. Questa differenza può avere effetti significativi non solo sul aspetto del materiale, ma soprattutto sulla sua successiva lavorazione e sulla vita utile del prodotto. Inoltre, viene contrastata la flessibilità intrinseca del taglio laser dal fatto che è un'operazione molto più lenta rispetto alla punzonatura tradizionale.
Spesso scelte in base alle particolari esigenze come l’apparenza (estetica) del prodotto,
il suo costo, se è necessaria la manutenzione, se il prodotto è per uso industriale o individuale, i
parametri a cui il prodotto sarà sottoposto (come temperature e sostanze chimiche), ecc.
Tipologia di produzione:
Il numero di parti da produrre (ad esempio, la quantità annuale) e il tasso (numero di pezzi realizzati per unità di tempo) sono importanti considerazioni nella determinazione dei processi appropriati e della tipologia di macchine necessarie.
distinguono (in ordine crescente delle quantità annue prodotte):
Officine di lavoro: lotti di piccole dimensioni, in genere inferiori a 100, che utilizzano macchine di uso generale come torni, fresatrici, trapani a colonna e smerigliatrici, molti adesso dotato di controlli da computer.
Produzione di piccoli lotti: quantità da circa 10 a 100, utilizzando macchine simili a quelli nei negozi di lavoro.
Produzione in batch: dimensioni dei lotti in genere comprese tra 100 e 5000,utilizzando più avanzate macchine con controllo computerizzato.
Produzione di massa: lotti di dimensioni generalmente superiori a 100.000, utilizzando scopi speciali macchinari, noti dedicated machines, e varie apparecchiature automatizzate per il trasferimento di materiali e parti in corso.
Produzione Net-shape e Near-net-shape.
una parte è realizzata in una sola operazione molto vicina alle specifiche di progetto richieste,
nell’ambito di dimensioni, tolleranze, e finitura superficiale.
La differenza tra la net-shape e near-net-shape è una questione di grado, ossia di quanto il prodotto sia vicino alle sue caratteristiche dimensionali finali.
un ingranaggio o un albero motore fuso o forgiato generalmente non avrà le caratteristiche dimensionali necessarie, richiedendo quindi ulteriori lavorazioni, fresatura e rettifica.
Queste operazioni aggiuntive possono contribuire in modo significativo al costo di un prodotto.
Esempi tipici di produzione a net-shape includono la colata di precisione, forgiatura in forma netta,formatura di lamiere, metallurgia delle polveri e stampaggio a iniezione di polveri metalliche e stampaggio a iniezione di termoplastici.
Costi di produzione: sono molteplici i fattori che influenzano tale aspetto:
Attrezzature e macchinari (dimensione configurazione, durata, disponibilità)
Utilizzo materiale in lavorazione (sfridi, sprechi)
Tempo avvio produzione
Velocità di produzione
Effetto proprietà materiale su durata utensili e stampi
Implicazioni ambientali e sicurezza lavoratori
, colatura o formatura di lamiera per padelle,
asportazione
di truciolo o metallurgia delle polveri per ingranaggi.
colatura o forgiatura per alberi motore
Saliera e macinapepe:
è costituito da componenti metallici e non metallici.
Parti principali esterne sono realizzate mediante stampaggio a iniezione di un materiale termoplastico, come un acrilico, che ha sia trasparenza che facilità di modellazione.
. La parte superiore in metallo della saliera è realizzato in lamiera, ha dei fori, ed è galvanizzato (estetica sup.).
Il pomello del macinapepe è fatta per asportazione ed è filettato all'interno per consentirne l'avvitamento e lo svitamento.
La bacchetta quadrata che collega la parte superiore per macinare alla parte inferiore è ottenuta per laminazione.
I due componenti interni del macinino sono realizzati in acciaio inossidabile.
Colata e asportazione sarebbero troppo costosi per cui sono realizzati attraverso metallurgia delle polveri.
Forbici:
Le forbici sono generalmente in acciaio.
Alcune forbici utilizzate per scopi speciali sono realizzate con altre leghe metalliche. Le forbici d'acciaio esistono in due forme di base.:
Lama e manico di pezzo in acciaio al carbonio
Lama in acciaio inox e manico in ABS
Il processo di fabbricazione e i sistemi impiegati:
Produzione lame: e lame possono essere prodotte in diversi modi a seconda della tipologia di prodotto:
stampaggio a freddo di lamiera
casting
forgiatura in stampo
pezzi grezzi vengono rifilati alla forma corretta tagliando via il metallo in eccesso e viene effettuato foro per assemblaggio
trattamento termico di indurimento (es. tempra) + successivo rinvenimento (per uniformità)
raddrizzamento tramite pallinatura (peening).
Levigatura e lucidatura
Realizzare manici (se non realizzati di pezzo con le lame): possono essere fatti di una lega metallica o di plastica.
Se sono in metallo, vengono realizzati analogamente alle lame e saldati ad esse.
Se sono di plastica, sono realizzati mediante stampaggio a iniezione. E incollate alle lame con adesivo.
Assemblare le forbici: le lame lucidate sono fissate l'una all'altra mediante un rivetto o una vite attraverso i fori precedentemente praticati.
Regolazione e finitura: forbici sono regolate per garantire. che le due lame lavorino insieme correttamente
Possono essere verniciati o placcati con nichel o cromo per proteggerli dalla ruggine.
Siringa:
La siringa è un presidio medico monouso in plastica atossica e apirogena utilizzato per iniettare medicinali e per effettuare prelievi.
Ci sono molti modelli disponibili di siringhe ipodermiche. Tuttavia, tutti hanno le stesse caratteristiche generali, inclusi un cilindro, uno stantuffo, un ago e un cappuccio.
Il cilindro cavo è la parte della siringa ipodermica che contiene il materiale che viene iniettato o prelevato.
Uno stantuffo mobile è contenuto all'interno di questo tubo. La larghezza del cilindro è variabile.
L'estremità del cilindro a cui è attaccato l'ago è rastremata (per garantire che solo la quantità di materiale desiderata venga erogata attraverso l'ago).
Alla base del cilindro, lontano dall'attacco dell'ago, due estremità si allargano.
Per consentire afferraggio con due dita del cilindro e di premere con il pollice lo stantuffo.
Lo stantuffo, è responsabile della creazione del vuoto per aspirare i materiali e quindi scaricarli, è costituito da un pezzo lungo e dritto con un'impugnatura ad un'estremità e la testa dello stantuffo in gomma dall'altra.
La testa in gomma si adatta perfettamente alle pareti della canna, creando una chiusura ermetica.
L'ago è la parte del dispositivo che effettivamente perfora gli strati della pelle.
Può essere fissato in modo permanente al corpo della siringa o intercambiabile.
Materiali grezzi: siringhe ipodermiche entrano in contatto diretto con l'interno del corpo (normative governative) realizzate con materiali biocompatibili farmacologicamente inerti, sterilizzabili e non tossici.
Aghi sono generalmente realizzati in acciaio inossidabile o acciaio al carbonio.
Per prevenire la corrosione, molti sono nichelati.
Cilindro principale può essere in plastica, vetro o entrambi.
La plastica viene utilizzata anche per realizzare l'impugnatura dello stantuffo e gomma sintetica flessibile per la testa dello stantuffo.
Ci sono molti produttori di aghi ipodermici, e ognuno utilizza un processo leggermente diverso per la produzione, i passaggi di base rimangono gli stessi:
produzione dell'ago
stampaggio di componenti in plastica,
assemblaggio del pezzo,
Produzione ago: processo di fonderia dell’acciaio, poi formatura ed estrusione in filo continuo cavo.
Produzione cilindro e stantuffo: ci sono vari metodi, a seconda del design necessario e delle materie prime utilizzate.
Cilindro: metodo di produzione è lo stampaggio per estrusione di plastica o vetro a partire da granuli o polvere. Il processo di estrusione prevede una grande vite a spirale, che forza il materiale attraverso una camera riscaldata e lo rende una massa fluida e pastosa che viene forzata attraverso una matrice, producendo un tubo continuo che viene raffreddato e tagliato.
Stantuffo e tappi di sicurezza: parti più complesse utilizzato lo stampaggio a iniezione. (iniettato in stampo) anche la testa dello stantuffo in gomma, può essere prodotta con stampaggio a iniezione.
Assemblaggio: garantendo la sterilità lo stantuffo completo di testa in gomma viene inserito nel cilindro e tenuto in posizione, sul cilindro viene stampata la scala graduata, e a seconda del design, l'ago può essere attaccato al cilindro insieme al tappo di sicurezza.