Sai qual è il raggio minimo da considerare nella piegatura di una lamiera?

La piegatura è una delle lavorazioni dei metalli più diffusa. Essa comporta la modifica della forma di una lamiera mediante un’azione di flessione che genera deformazioni permanenti. La buona riuscita di una lavorazione di piegatura dipende da vari fattori. Uno di questi è il rispetto del raggio minimo di piegatura.

Sai come determinarlo?

Di seguito ti forniamo qualche indicazione sul tema.

Il processo di piegatura della lamiera è uno dei più comuni processi industriali di deformazione plastica nel quale si sfrutta la capacità di resistenza del materiale prima di arrivare alla sua rottura. Infatti questa deformazione permanente della lamiera viene effettuata da una sollecitazione di flessione che supera il limite di elasticità del materiale.

La piegatura generalmente produce deformazioni permanenti in zone limitate della lamiera, in particolare nelle zone dove è voluta la modifica della forma della lamiera. La deformazione plastica avviene quando il materiale viene sottoposta ad una forza di carico che si trova tra quella del carico di snervamento e quella del carico di rottura. Questi ultimi due valori possono essere desunti dalla prova trazione che serve per comprendere il comportamento dei materiali e le loro proprietà meccaniche (ne abbiamo parlato in questo articolo).

La buona riuscita di una piega dipende da molte variabili che sono in relazione alle caratteristiche del materiale e ai dati di impostazione della macchina. Per controllare al meglio il processo di piegatura, bisogna quindi gestire bene tutti i parametri che vanno a determinare la qualità finale della piega valutando correttamente il complesso stato di sollecitazione e di deformazione che si crea all’interno dei componenti piegati.

Aspetti da considerare durante il processo di piegatura:

• Il ritorno elastico del materiale dopo piega, che è dovuto fortemente al rapporto tra raggio di piega e spessore della lamiera (ri/s), alle caratteristiche del materiale (in particolare modulo elastico e carico di snervamento) ed all’influenza delle precedenti lavorazioni per deformazione plastica. Per l’ottenimento dell’angolo di piega richiesto, il fenomeno del ritorno elastico va opportunamente compensato durante il processo di piegatura.
• Il rapporto tra il raggio di piega (ri) e lo spessore della lamiera (s). Posto che lo sforzo maggiore durante la piega rimane a carico delle fibre del materiale più esterne all’angolo di piega, tale sforzo è tanto maggiore, quanto minore è il rapporto ri/s; ciò è dovuto allo spostamento del cosiddetto asse neutro, lungo il quale le fibre del materiale non subiscono deformazione, che divide la porzione di spessore dove le fibre del materiale sono stirate, da quello dove sono compresse. In condizioni ideali tale asse è posto a metà dello spessore; la condizione si verifica per un rapporto ri/s maggiore di 2 (ri/s>2); laddove, invece tale rapporto sia inferiore od uguale a 2 (ri/s<= 2), l’asse neutro si sposta a circa 1/3 dello spessore verso l’interno piega, comportando un maggiore stiramento sulle fibre esterne del materiale, con conseguente assottigliamento dello spessore e possibilità di frattura. È quindi importante non scendere al di sotto di certi valori del raggio di piega che sono determinati dal grado di deformazione delle fibre esterne della lamiera e dipendono dallo spessore della stessa.

Da ciò assume particolare importanza la determinazione del raggio minimo di piega (ri).

Sulla base di dati sperimentali il raggio minimo di piegatura (ri) può essere determinato in questo modo:

ri=c x s;

dove:

• s è lo spessore del materiale;
• c è un coefficiente che dipende dal tipo di materiale e dalle condizioni in cui si effettuano le piegature.

Per gli acciai al basso carbonio da formatura a freddo (es. DX51) esso corrisponde al valore di 0,50

Ti segnaliamo inoltre che il valore del coefficiente c sulla base di dati sperimentali, varia anche in base all’orientazione della lamiera rispetto alla direzione di laminazione delle lamiere.

Occorre tenere conto quindi anche della direzione delle fibre del materiale in quanto i valori di ricambiano se la piegatura avviene lungo le fibre o in direzione trasversale delle stesse.

A conferma di ciò si riportano dei valori empirici del coefficiente c di uso pratico desunti confrontando il comportamento della lamiera sottoposta a piegatura in funzione del senso della laminazione ed in funzione del tipo di materiale:

Piegatura trasversale al senso di laminazione

• Materiale morbido c=0,5
• Materiale duro c=0,7
• Materiale duro ed elastico c=1,7

Piegatura longitudinale al senso di laminazione

• Materiale morbido c=0,7
• Materiale duro c=1,0
• Materiale duro ed elastico c=2,5

Queste indicazioni mettono in evidenza l’importanza della conoscenza delle proprietà meccaniche del materiale per verificare le condizioni di base della buona riuscita di un processo di piegatura.

Ne consegue che le specifiche tecniche dei materiali da acquistare vanno definite nei dettagli senza sottovalutare le implicazioni delle lavorazioni a cui viene destinato l’acciaio.

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Alessandra Sangoi

CEO