La produzione di calore accompagna ogni lavorazione meccanica: perché sono fondamentali conducibilità e dilatazione termica?
Le lavorazioni per asportazione di truciolo sono caratterizzate dallo sviluppo di una grande quantità di calore nella zona di taglio, calore che è sempre controproducente e che quindi deve essere tenuto sotto controllo, quindi opportunamente dissipato. “Opportunamente” è d’obbligo perché grande attenzione deve essere posta alla velocità di dissipazione, evitando eccessivi aumenti della temperatura e gradienti termici troppo elevati, situazioni che possono innescare diversi problemi, dalla variazione metallurgica della zona interessata, alla deformazione sia del pezzo che dell’utensile, alla diminuzione della vita utile del utensile, etc. La capacità di un materiale di “smaltire” il calore è data dalla sua conducibilità (o conduttività) termica, mentre la dilatazione termica è la conseguenza di una variazione di temperatura, ed è strettamente legata alla conducibilità termica del materiale.
Conducibilità termica
Come si dissiperà il calore durante una lavorazione all’utensile? La conducibilità termica, secondo la definizione data da Kalpakjian, Schmid, è una caratteristica che indica […] la velocità con cui il calore fluisce dentro e attraverso il materiale, ed è quindi un indice di cosa sta accadendo, o accadrà, nella zona di taglio, in funzione dei parametri tecnologici ma anche e, soprattutto, del materiale in lavorazione, permettendo così di “tarare” adeguatamente le scelte di processo, dai parametri di taglio, alla lubrorefrigerazione.
In letteratura, nel caso di materiale omogeneo, la conducibilità termica è “il flusso termico che si trasmette attraverso una barra di lunghezza unitaria, avente sezione unitaria e sottoposta ad una differenza di temperatura unitaria”.
Indicata con λ, nel Sistema Internazionale si ha [λ]= [W/mK]. Aldilà della definizione, la conducibilità termica valuta quanta energia riesce a fluire attraverso un materiale, cioè la capacità del materiale a condurre calore, ed quindi funzione della temperatura, cioè λ= λ(T)
Va comunque sottolineato come la conducibilità termica dipenda solo dalla natura del materiale, e non dalla sua forma, e, proprio per questo, è indispensabile conoscerne il valore, in modo da poter valutare sia il processo produttivo più idoneo, e le relative pratiche operative, che il comportamento in esercizio del manufatto.
