1.1 Prestazioni dei materiali in lega di alluminio
I materiali in lega di alluminio sono ampiamente utilizzati in vari settori industriali grazie al loro ampio campo di applicazione. Presentano differenze significative nelle prestazioni rispetto ad altri metalli. La saldabilità dei materiali in lega di alluminio richiede miglioramenti poiché la saldatura spesso lascia vari tipi di difetti come grave porosità e crepe lungo la giunzione di saldatura. Durante l'uso, i materiali in lega di alluminio presentano un elevato restringimento, che può portare a problemi di deformazione della saldatura a causa della loro suscettibilità alle crepe. Pertanto, devono essere adottate misure pratiche per controllare in modo efficiente i difetti di saldatura e massimizzare l'uso efficace dei materiali in lega di alluminio. L'eccellente plasticità, combinata con elevata resistenza e bassa densità, richiede nuovi approcci nel loro utilizzo per migliorare continuamente la loro efficienza.
1.2 Stress residuo nella lavorazione
(1) Effetti globali dello stress
Durante la lavorazione dei componenti, il taglio altera l'equilibrio delle sollecitazioni, influenzando la struttura interna. La lavorazione delle leghe di alluminio comporta l'uso di utensili da taglio che causano deformazioni lungo la direzione di taglio. Questa azione genera sollecitazioni residue di trazione sulla superficie e sollecitazioni di compressione internamente. Come risultato di questi effetti combinati, le parti in lega di alluminio spesso presentano problemi di deformazione.
(2) Sollecitazione residua di trazione
Durante le operazioni di taglio, la resistenza all'attrito induce una deformazione plastica, generando un calore considerevole sulla superficie della lega di alluminio, causando l'espansione del materiale. Se la temperatura interna rimane più bassa, l'espansione della superficie limita il materiale interno, con conseguente stress termico sul metallo di superficie. Se questo stress supera il limite di snervamento della lega di alluminio, può portare a una deformazione plastica compressiva. Dopo il taglio, poiché la temperatura superficiale dei componenti in lega di alluminio diminuisce continuamente, si verifica una riduzione del volume, causando uno stress di trazione residuo sulla superficie e un po' di stress di trazione residuo internamente, con conseguenti problemi di deformazione per le parti.
(3) Analisi del calore di taglio nella lavorazione
Sotto l'azione degli utensili da taglio, i metalli tagliati subiscono una deformazione sia elastica che plastica, principalmente a causa del calore di taglio. L'attrito tra i trucioli e la faccia dell'utensile consuma energia, così come tra il pezzo in lavorazione e la faccia posteriore dell'utensile, generando così calore. I principali fattori che influenzano la temperatura di taglio includono: (i) Condizioni di taglio: la velocità di taglio influisce in modo significativo sulla temperatura di taglio; l'aumento della velocità di taglio aumenta la temperatura di taglio. La variazione della profondità di taglio altera l'area di dissipazione del calore e il calore generato, influenzando così la temperatura di taglio. (ii) Angoli della geometria dell'utensile: l'aumento dell'angolo di spoglia diminuisce la temperatura di taglio. Un angolo di spoglia aumentato riduce la forza di taglio unitaria, diminuendo così il calore di taglio. Gli angoli di spoglia compresi nell'intervallo da 25 a 3 0 gradi non influenzano significativamente la temperatura di taglio poiché riducono l'angolo del cuneo e, di conseguenza, il volume di dissipazione del calore. La riduzione dell'angolo del tagliente principale aumenta la larghezza di taglio, riducendo la temperatura di taglio. Un raggio della punta dell'utensile da 0 a 0,5 mm non influenza la temperatura di taglio. L'aumento del raggio del tagliente dell'utensile migliora la deformazione plastica e al contempo le condizioni di dissipazione del calore dell'utensile, bilanciando il trasferimento di calore per evitare di influenzare la temperatura di taglio. (iii) Usura dell'utensile: l'usura dell'utensile che raggiunge valori specifici influisce sulla temperatura di taglio; di conseguenza, l'aumento della velocità di taglio ha un impatto considerevole.
