La pressa piegatrice rappresenta uno dei metodi più tradizionali per la lavorazione dei materiali metallici. La base è sempre la stessa: un punzone che si avvicina ad una matrice. Ad essere mutati sono però i principi di funzionamento.

Il Processo di Piegatura

La piegatura della lamiera è un processo di deformazione plastica in cui una lamiera piana viene deformata localmente per mezzo di un’azione di flessione. Durante il processo di piegatura il materiale da piegare viene posizionato sulla matrice, selezionata in base al risultato che si vuole ottenere. Durante la piegatura, infatti, si supera lo snervamento in modo che la deformazione impressa sia permanente (in campo plastico). Per la piegatura bisogna tenere presente i limiti di resistenza meccanica del materiale.

Componenti Chiave

  • Traversa: è la parte mobile su cui vengono installati i punzoni.
  • Controllo Numerico (CNC): il vero e proprio cervello della macchina.

Materiali Lavorabili

Esempi di materiali lavorabili per piegatura sono tutti i materiali malleabili: l’acciaio dolce, l’acciaio inox (esempio AISI 304, 316, 410), l’alluminio, il rame. Anche gli acciai alto-resistenziali sono (con qualche difficoltà) lavorabili per piegatura.

Tecniche di Piegatura

Piegatura in Aria

La piegatura in aria sfrutta una lama (o coltello) mobile superiore che, scendendo, pressa la lamiera in una matrice inferiore fissa, a forma di V. La lamiera piana da piegare è in contatto con la macchina utensile per tre punti: uno è lo spigolo della lama e i due restanti sono i bordi della matrice inferiore. La regolazione dell’angolo di piega è ottenuta tramite la posizione della lama rispetto a quella della matrice: più la lama si abbassa e più la piega ha un angolo acuto. In quest’ultimo caso si parla di piega chiusa, viceversa si parla di piega aperta.

Ritorno Elastico

Poiché il materiale prima di raggiungere il campo plastico attraversa la fase puramente elastica, quando la piegatura termina, il pezzo tende a tornare alla posizione d’origine per effetto elastico. Questo fenomeno è chiamato “ritorno elastico” e provoca tipicamente pieghe aperte. In pratica, se il materiale viene piegato a 90° esatti, per il ritorno elastico, dopo la lavorazione, troveremo una piega più aperta (circa 93°). Per tale ragione è tipico compensare il ritorno elastico eseguendo pieghe volutamente più chiuse (per esempio di 87°) perché dopo la lavorazione si “apriranno” per ritorno elastico al valore desiderato (nell’esempio precedente, 90°).

Pieghe Strozzate

Da notare che a volte le pieghe in aria possono essere classificate come “pieghe strozzate”. Le pieghe strozzate si ottengono quando si progetta un pezzo con molteplici pieghe (per esempio uno scatolato) in cui le pieghe sormontano tra loro per garantire un migliore risultato estetico, oppure per facilitare la successiva saldatura dei bordi. In questo caso, la linea di piega è interna al materiale stesso e non ci sono scarichi. Lo svantaggio delle pieghe strozzate è che alla lunga tendono a rovinare gli utensili di piegatura.

Coniatura (Piegatura a Fondo Cava)

La coniatura, anche detta piegatura a fondo cava, concettualmente è simile alla piega in aria, ma in questo caso, come dice la parola stessa, la lamiera viene fatta aderire al fondo della matrice dalla forza premente della lama. La lama e la matrice hanno lo stesso angolo (cosa non necessariamente vera per la piega in aria). La coniatura è concettualmente assimilabile a una via di mezzo tra la piegatura e l’imbutitura in quanto la lamiera ricalca la forma dell’attrezzatura usata per deformarla. Questa tecnica è usata prevalentemente per lamiere sottili su pieghe a 90°.

Pieghe Schiacciate (Salvamani)

Le pieghe schiacciate sono delle pieghe che servono per arrotondare lo spigolo vivo presente sullo spessore del materiale e fare in modo che la bava del taglio non possa tagliare involontariamente l’utente che viene in contatto con il manufatto di lamiera. Per questa ragione, le pieghe schiacciate sono anche dette “salvamani”.

Progettazione delle Lamiere

La progettazione delle lamiere non è da sottovalutare anche se apparentemente potrebbe sembrare semplice.

Fattori Chiave nella Progettazione

  • Il fattore k: questo parametro è definito come il rapporto tra l’effettiva posizione dell’asse neutro dalla superficie interna della lamiera e lo spessore totale della lamiera. L’asse neutro rappresenta la fibra che rimane non deformata prima e dopo la piegatura.
  • Il raggio interno: è il valore effettivamente misurato sul pezzo dopo la piegatura. Un’alternativa è quella di usare il “regolo di piegatura”. Questo è un pratico strumento che in base al materiale, spessore e dimensione della cava della matrice suggerisce il raggio interno e il tonnellaggio necessario. È importante che la progettazione in ufficio tecnico sia basata su dati reali.
  • Ritorno elastico: Dopo la piegatura c’è un piccolo ritiro in quanto il materiale tende parzialmente a tornare nella posizione originale (la piega tende ad aprirsi).
  • Finitura del materiale: Lo spessore dei fogli non è sempre costante a causa delle tolleranze di laminazione. Questo si ripercuote sull’angolo di piega che può essere più aperto o più chiuso.
  • Isotropia del materiale: Poiché le lamiere hanno un senso di laminazione, le proprietà meccaniche possono essere differenti se misurate in senso parallelo o perpendicolare al senso di laminazione.
  • Composizione del materiale: Quando la piegatura è eseguita manualmente, bisogna considerare anche il fattore umano.
  • Ciclo di piegatura: Spesso l’esperienza del piegatore esperto può fare la differenza sulla riduzione di un tempo ciclo e/o sulla fattibilità di un pezzo complesso. Prima si eseguono le pieghe corte, poi le pieghe lunghe.

Le piegatrici, per garantire migliori risultati di piegatura, possono essere attrezzate con sistemi di acquisizione in real-time degli angoli di piega in modo da recuperare e compensare la somma degli inevitabili errori di processo che scaturiscono a causa dei problemi sopra riportati.

Calandratura

La calandratura è un processo di deformazione plastica in cui modifica il profilo di una lamiera conferendogli una forma curvata ad arco di cerchio. Ciò viene fatto tramite una macchina utensile chiamata calandra che, mediante rulli, consente di curvare le lamiere sino a far loro assumere una forma cilindrica o conica. Il raggio di piegatura necessario alla curvatura delle lamiere si ottiene applicando ai rulli un momento flettente tale da far loro raggiungere il campo di plasticità del materiale. La calandratura può essere eseguita non solo su lamiere, ma anche su tubi, travi e profilati vari, con raggi più o meno ampi.

Utensili per la Piegatura

  • UTENSILI SUPERIORI: detti punzoni o coltelli.
  • UTENSILI INFERIORI: detti matrici, cave o raramente prismi.

Lo standard più diffuso è quello chiamato “europeo” con gli intermediari Promecam (dall’azienda francese, ormai chiusa, che per prima li produsse e li diffuse), in tutte le sue derivazioni e miglioramenti. Esistono intermediari Promecam con bloccaggio manuale, pneumatico, idraulico, attacco rapido, ecc. Questi intermediari fanno da “cuscinetto” tra gli utensili e il pestone e solitamente sono dotati di un cuneo posteriore con il quale se ne regola l’altezza, correggendo di fatto la chiusura degli angoli. Hanno spesso delle placchette che possono essere smontate per consentire l’installazione di utensili rovesci, se ve ne fosse bisogno.

L’altro standard (in realtà ne racchiude diversi) è quello che utilizza utensili generalmente più alti e, soprattutto, coassiali. La differenza ulteriore che si nota è l’assenza di intermediari tra utensili e pestone: i punzoni vengono fissati direttamente alla traversa mediante diversi tipi di attacco. Un modello molto diffuso è l’attacco Wila, chiamato da alcuni “standard americano”.

Indipendentemente dallo standard, la scelta degli utensili è un’azione da compiere con cura e valutando molteplici aspetti quali tipo di materiale, spessore, piega da ottenere e ingombri del pezzo. I punzoni, ad esempio, presentano una forma ben specifica che ne rivela, già a prima vista, lo scopo per cui sono stati realizzati. Un punzone avente un grande incavo, chiamato in gergo “collo di cigno”, è sicuramente stato realizzato per poter ottenere pezzi a C profonda, con doppie pieghe che altrimenti genererebbero collisioni. Come si può ben notare, è presente un reticolato che serve ad indicare gli ingombri raggiungibili con quel punzone specifico su un pezzo da piegare. Il risultato che si ottiene è da considerarsi puramente indicativo, in quanto possono esserci condizioni in cui è necessario scegliere una matrice con una larghezza di V minore (ad esempio, in presenza di bordi minimi ridotti o di fori vicino alla linea di piegatura).

Un esempio pratico: in presenza di uno spessore di 3 mm di S235 (acciaio al carbonio da carpenteria tra i più utilizzati) è consigliata una matrice da V= 25. s*8 in questo caso risulta 24, ma 25 è la misura commerciale più vicina. Nulla vieta, ovviamente, di utilizzare una matrice con V=20; è però sconsigliato scendere ancora a valori, ad esempio, di V= 16. Ciò comporta una difficile standardizzazione delle lavorazioni. C’è anche da considerare che le misure del pezzo finito variano al variare della larghezza V della matrice, in virtù del fatto che minore è tale larghezza, più piccolo è il raggio interno naturalmente scaturito sul pezzo. Per l’acciaio inossidabile Aisi 304 tale valore va moltiplicato per 1,4.

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