Piegare? È un’altra cosa

Il crescente utilizzo di strumenti digitalizzati e semplificati come i CAD 3D se, da una parte, aiuta a migliorare la competitività aziendale, dall’altra può, alla lunga, diventare un ostacolo alla comprensione della complessità dei processi di piegatura, sia per i clienti che per i fornitori. Vediamo perché.

Ci sono degli aspetti che creano contrasti inutili tra clienti e fornitori, tra reparto e reparto.

Ci si fissa su di essi in modo inconsapevole e spesso va a finire che la si prende addirittura sul personale.

È incredibile come talvolta dietro alle questioni vi sia un problema di fondo: l’ignoranza (ovviamente senza offesa, qualora non si tramuti in supponenza) di fondo riguardo l’argomento cardine.

Lavorando con molte aziende ho avuto modo di conoscere direttamente o indirettamente altrettanti progettisti interni, di clienti e fornitori, e una delle questioni più “in auge” negli ultimi tempi è quella del raggio interno di piegatura.

Da quando i CAD tridimensionali hanno fatto irruzione ormai in quasi tutta la catena produttiva del mondo lamiera, si è come assistito a un impoverimento delle competenze di base, comprese le conoscenze dei limiti e delle peculiarità dei processi.

Provocatoriamente, potremmo ricordare sempre quello che la piegatura non è:

  • non è estrusione;
  • non è stampa 3d, molto di moda oggigiorno;
  • non è stampaggio;
  • non è modellazione al CAD;
  • non è fresatura o asportazione in genere;
  • non è fusione.

E quindi, quando un cliente si “incaponisce” sulla richiesta di un raggio interno di piegatura tassativo, sotto sotto sta ignorando che molto probabilmente affronta una questione per così dire “di lana caprina”.

Alias: di nulla.

A maggior ragione quando il raggio richiesto è, in ordine sparso: regolare, preciso e… minuscolo su uno spessore importante!

Poco tempo fa assistetti a un cliente infuriato che tentava inutilmente di far comprendere che non si poteva ottenere in piegatura un raggio interno di 2 mm su un 5 mm di spessore in AISI304!

A corredo di quanto appena scritto, poi, solitamente il richiedente rilancia con una frase capace davvero di far alzare le mani al fornitore, del tipo: «guardi che abbiamo già chi ci riesce tranquillamente!»

Il problema a quel punto è l’eventuale stato di sudditanza che costringe colui che il lavoro lo deve fare “punto e basta” rischiando di mettere in pericolo attrezzatura e incolumità degli operatori, sempre e comunque sul filo della contestazione finale…

Perché non si può fare

Basterebbe prendersi l’impegno una sola volta nella vita di assistere a una piegatura dal vivo e dotarsi di un raggimetro.

Terminata l’operazione, provare a vedere se si è in grado di misurare un raggio interno di piegatura con sufficiente attendibilità usando uno per uno tutto il pacchetto di lamelle a disposizione: la delusione è garantita!

Una misura più affidabile, ma pur sempre una stima e una semplificazione, la si può ottenere con un raggimetro da esterni, in quanto lo spessore tende a regolarizzare ciò che succede al profilo interno.

La piegatura in aria opera in una condizione di perfetta sospensione della lamiera e, di conseguenza, la materia è libera di deformarsi a seconda delle proprie peculiari caratteristiche meccaniche: maggiormente nella zona centrale e via via sempre meno man mano che si avvicina ai bordi della matrice.

Non essendoci interferenza tra le facce interne della matrice e del punzone, come avverrebbe in uno stampaggio o in una coniatura, la regolarità del raggio e la certezza della sua dimensione non è affatto garantita.

Il fenomeno è facilmente constatabile anche a occhio nudo nelle lamiere di un certo spessore piegandole con matrici sufficientemente larghe. Ad esempio: 6 mm di spessore su matrici con larghezza da 50 mm.

Grazie alla fortuna di aver maturato una buona base pratica, il concetto per me è sempre stato scontato e alla richiesta “vorrei questo raggio interno”, che sento sempre più spesso, tendo a rimanere abbastanza perplesso in quanto è un parametro che non mi è mai stato richiesto, né posso dargli chissà quale influenza!

Semplificando, potremmo tranquillamente usare le immagini in figura 1 che mostrano come un raggio interno somigli:

  • in un angolo di piega ottuso alla cupola del Pantheon;
  • in un angolo di piega acuto, alla cupola del Brunelleschi;
  • in un angolo molto acuto, alla sagoma della Mole Antonelliana.

Nella figura successiva, invece, il confronto con dei raggi regolari, proprio come quelli che vengono richiesti.

Più nello specifico

Tra i rari manuali che trattano la piegatura della lamiera, ne esiste uno datato e ormai introvabile, edito da Tecniche Nuove ormai decenni or sono.

Si tratta del volume “Lavorazione della lamiera” di Gerhard Oehler.

All’interno si trova una vasta panoramica di risultati di test e formule riguardanti la piegatura, la profilatura e la calandratura della lamiera e in un approfondito capitolo a riguardo si riporta la seguente frase che cito testualmente da pag.47:

«…Inoltre tali dati non tengono conto del fatto, chiaramente risultante da calcoli teorici e prove sperimentali, che la lamiera non si incurva ad arco di cerchio, ma bensì secondo un profilo di curvatura crescente verso il centro, che solo con grossolana approssimazione può essere assimilato ad un arco di circonferenza».

Riporto le immagini originali, in figura 3, che danno un’idea illuminante su quanto accade nella realtà.

Tutti i settori riportati nello spessore si distinguono per un raggio differente pari a n volte lo spessore (raggio della fibra neutra, immaginato al centro dello spessore).

In particolare, in alto si nota come il raggio interno sia 6 volte lo spessore e, di conseguenza molto differente man mano che ci si sposta verso le zone periferiche di deformazione.

Il raggio perfetto è nel PC

Il raggio interno di piegatura è da considerarsi un dato puramente matematico utile ai CAD, ma anche ai CAM e ai controlli numerici per riuscire a elaborare un calcolo sufficientemente affidabile dello sviluppo della lamiera.

Di fatto, è una mera semplificazione e un valore che può rivelarsi molto distante dalla realtà.

Senza di esso, qualora lo si utilizzi assieme all’altro dato fondamentale, il fattore k, il sistema non funziona.

Allora, come operare?

Ci sono fondamentalmente due modi che consiglio e che dipendono dalla natura della realtà in cui si opera.

Azienda senza la produzione interna

È il tipico caso degli studi di progettazione contoterzisti e delle aziende in cui si realizza un prodotto proprio.

Potrebbe essere utile, sempre qualora l’importanza dei raggi di curvatura sia ininfluente da un punto di vista funzionale, modellare con un raggio indicativo con un valore pari allo spessore.

Questo indipendentemente dal fatto che il materiale cambi, così come gli utensili adottati.

Si può dare al fornitore uno sviluppo indicativo come cortesia oppure, qualora ci fosse un sufficiente rapporto di confidenzialità, chiedere come settare il proprio CAD sulla base delle tabelle esperienziali di chi poi realizzerà i particolari.

In ogni caso… mai quotare il raggio interno.

Azienda con la produzione interna

È il caso dei contoterzisti, qualora debbano realizzare ex-novo i disegni altrui, oppure delle aziende che creano un prodotto proprio.

Ebbene, anche qui quotare i raggi interni quando nella realtà dei fatti non serve a nulla, è solo una pratica che può creare confusione.

Si può modellare, sempre nell’ottica di eliminare delle variabili a monte, disegnando i raggi pari allo spessore indipendentemente dal materiale e dalle matrici usate.

È però importante poi disporre di una propria tabella esperienziale di fattori k creata nel tempo per preparare per ogni particolare uno sviluppo dedicato solo e soltanto da un unico terzetto di materiale, matrice e, ovviamente, spessore.

Ci sono in realtà alcune aziende in cui l’ufficio tecnico ha l’abitudine di disegnare con il proprio CAD 3d i particolari in lamiera con raggi differenti a seconda delle condizioni di lavoro e facendo riferimento ai regoli di piegatura o, addirittura, alle targhe dei valori che un tempo venivano affisse alle macchine.

Figura 3 – L’immagine tratta del volume “Lavorazione della lamiera” di Gerhard Oehler, edito da Tecniche Nuove, che dà l’idea di come «la lamiera non si incurva ad arco di cerchio, ma bensì secondo un profilo di curvatura crescente verso il centro, che solo con grossolana approssimazione può essere assimilato ad un arco di circonferenza»

Ciò ha lo scopo di avvicinare maggiormente, se vogliamo, il disegno al pezzo reale ma essendo il raggio, come già detto, un dato puramente matematico e una semplificazione tutto sommato grossolana, la si può considerare una fatica non indispensabile.

Anche se a volte…

Ci sono casi particolari in cui il raggio di piegatura assume una forma molto più regolare e vicina a quella del disegno ma, come sempre, attenzione alle dimensioni!

Un esempio è ciò che succede quando, per motivi estetici o funzionali, il raggio del punzone adottato deve essere molto ampio.

In quel caso il materiale tende a seguire la sagoma del punzone “arrotolandosi” attorno ade esso e compiendo una dinamica molto differente dalla consueta piega in aria con raggi di punzone ridotti.

La cosa importante per lo sviluppo è, in quel caso, realizzare un campione e, banalmente tracciarne l’arco di circonferenza su carta millimetrata: l’affidabilità del risultato sarà quasi sempre soddisfacente!

Il dato rilevato dovrà poi essere storicizzato e tenuto ben presente in ufficio in quanto potrà essere molto differente da quello previsto.

Un caso simile a quanto descritto, è stato quello che mi accadde in un’azienda in cui si piegava un particolare con spessore 7mm in altoresistenziale.

Il cliente riportava la dicitura ben evidenziata: “raggio minimo 20 mm”.

L’ufficio tecnico, di conseguenza, modellava il particolare con raggio 20 e fattore k 0,5 ma gli sviluppi erano completamente errati.

Dopo aver fatto un test a parità di materiale, spessore e utensili adottati, è stato possibile rilevare, con il metodo sopra descritto, un raggio reale pari a 25 mm: condizione che sicuramente non rappresenta una non conformità per il cliente.

Un altro caso in cui il raggio interno risulta molto simile a un arco di circonferenza è quando il materiale è sottile e si utilizzano le matrici in poliuretano.

Il motivo è facilmente comprensibile in quanto le condizioni divengono, in questo modo, molto differenti dalla piega libera in aria.

Passiamo più tempo a conoscere il processo

Concludendo si può obiettare che… sì! È complesso con i tempi stretti di oggigiorno trovare lo spazio per fare esperienza pratica davanti a una macchina, anche se rappresenterebbe una panacea per molti giovani tecnici aspiranti progettisti.

Per lo meno il mio consiglio spassionato è quello di comunicare e ascoltarsi apertamente tra i reparti sicuramente per una crescita personale in ciò che si fa.

Ma soprattutto per una forma di rispetto verso l’esperienza di professionisti che hanno competenze e percorsi di vita molto differenti e… assolutamente non inferiori.

 

Emiliano Corrieri