Come piegare la lamiera? Tutto sulla piegatura

piegatura lamiera

Piegatura della lamiera: la tecnica

La piegatura è una lavorazione che prevede la deformazione permanente della lamiera mediante un’azione di flessione.

Queste tecnica si basa sulla proprietà dei vari metalli di possedere al loro interno una “fibra neutra” collocata al centro dello spessore della lamiera che si deforma senza allungarsi né contrarsi. Di fondamentale importanza nella piegatura della lamiera è la scelta del metallo; tale materiale infatti deve essere sufficientemente plastico da non determinare rotture in prossimità della piega.
Altro fattore cruciale è la determinazione e correzione del ritorno elastico. La piegatura infatti comporta uno stiramento delle fibre esterne ed un ricalcamento delle fibre interne con conseguente traslazione della fibra neutra verso l’interno; da ciò derivano delle tensioni interne che si liberano in parte dopo la piegatura determinando il fenomeno del ritorno elastico.

Le tecniche di piegatura

Piegatura in aria

piegatura in aria
Schema di funzionamento della piegatura in aria.

La piegatura in aria si esegue per mezzo di un punzone superiore che, scendendo, pressa la lamiera in una matrice inferiore a V. Durante tale processo la lamiera ha tre punti di contatto con la macchina: uno sul punzone superiore e due sulla matrice, a determinare l’angolo di piega è la profondità alla quale il punzone preme la lamiera nella matrice.

In tale lavorazione il ritorno elastico è compensato da una maggior penetrazione del punzone; ciò comporta il fenomeno dell’over-bending, ovvero l’effettuare una piega maggiore che compensa il ritorno elastico permettendo di ottenere l’angolo desiderato.

Tra i principali vantaggi della piegatura in aria si sottolinea la minor forza necessaria rispetto ad altre tipologie di lavorazione che permette di piegare lamiere anche di grosso spessore; altro vantaggio è la possibilità di ottenere angoli diversi utilizzando i medesimi utensili.

Il principale contro di tale lavorazione è la difficoltà a trovare la giusta penetrazione del puntone che permetta di compensare il ritorno elastico; da qui la necessità, per garantire un elevato standard qualitativo, di una pressa piegatrice ad alta tecnologia.

Coniatura o Piega a fondo cava

La coniatura prevede l’utilizzo di un punzone che pressi completamente la lamiera fino al fondo cavo della matrice inferiore. In tale processo punzone e matrice devono avere lo stesso angolo di inclinazione; ciò permette di “coniare” la lamiera eliminando completamente il ritorno elastico.

La coniatura, o piega a fondo cava, è utilizzata principalmente per la piegatura di angoli a 90° con lamiera sottile. Tra i principali vantaggi si elencano la precisione, la possibilità di ottenere angoli inferiori rispetto alla piega in aria e la ripetibilità costante dell’angolo di piegatura; ciò rende questa tecnica quasi più simile allo stampaggio.

Tra i principali svantaggi della coniatura la necessità di utilizzare utensili diversi per ogni angolo desiderato e la necessità di utilizzare una forza di piegatura elevata.

coniatura
Fasi del processo di coniatura.

Schiacciata o Appiattimento

L’appiattimento si attua in due fasi: una pre-piega a 26°-35° (ottenuto tramite piega in aria) ed una successiva schiacciatura in cui la lamiera viene completamente o parzialmente schiacciata.

Tale tecnica si impiega normalmente per ottenere rigidità, protezione dei bordi e per evitare spigoli liberi; solitamente per l’appiattimento vengono impiegate specifiche presse.

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La pressa piegatrice

Le presse piegatrici (dette anche pressopiegatrici o più comunemente piegatrici) sono le macchine adibite alla piegatura della lamiera e hanno subito una significativa evoluzione nel tempo. Nonostante il concetto di avvicinare un punzone a una matrice non sia pressoché mutato negli anni, i loro principi di funzionamento hanno subito cambiamenti piuttosto marcati. Di seguito, per approfondire la conoscenza di questa tipologia di macchine, ne vedremo un rapido elenco.

Tipologie di pressopiegatrici

Presse piegatrici meccaniche

Le presse meccaniche sono caratterizzate da un movimento estremamente rapido e da una grande forza di pressione. Caratteristica fondamentale (che ne rendeva anche pericoloso l’utilizzo) è il fatto che una volta azionate per un ciclo di piega non si ha modo di fermarle, fatto, questo, che costringeva a una grandissima attenzione gli operatori nell’installazione degli utensili corretti e nella giusta individuazione del fine corsa.
Ad oggi sono macchine considerate fuori legge da un punto di vista di sicurezza e, quindi, non possono essere utilizzate dagli addetti.

Piegatrici idrauliche tipo “RG”

Sono macchine solitamente compatte e basse. La loro caratteristica più evidente è quella di possedere un movimento contrario a tutte le altre presse: se di solito è la parte superiore (detta traversa) che scende, in questo caso è il banco che sale. Il movimento è ottenuto mediante la spinta di un unico cilindro centrale. Semplici e molto affidabili, hanno praticamente fatto la storia della presso-piegatura italiana e non solo. Ad oggi non rispondono più alle normative di sicurezza in quanto non presentano il punto di cambio velocità e, normalmente, le fotocellule protettive. Tuttavia, se aggiornate con l’installazione di specifici kit di sicurezza, possono essere ancora utilizzate. Ciò spiega la loro attuale diffusione.

Presse idrauliche a barra di torsione

Sono le antesignane delle pressepiegatrici sincronizzate a cui assomigliano molto nell’aspetto. Il movimento è demandato alla traversa che scende mediante una coppia di pistoni idraulici. Gli assi di movimento sono limitati, tre al massimo e sono:

  • x per il carro posteriore
  • z per l’altezza del carro posteriore
  • y per la discesa della traversa

I due pistoni sono spesso collegati tra di essi meccanicamente attraverso una barra che ne accoppia il movimento fino al punto morto inferiore. Quest’ultimo è regolato attraverso il movimento di due chiocciole che scendono o salgono per regolare l’altezza del fine corsa dei cilindri e, quindi, della traversa. Il controllo della macchina è demandato ad un semplice posizionatore da due o tre assi. Spesso tale dispositivo è privo di memoria interna ed è quindi da programmare ogni qualvolta si debba fare un pezzo con più pieghe.

Presse idrauliche sincronizzate

È il tipo di macchina moderna oggi più diffusa. Prevede il movimento della traversa superiore mediante due cilindri idraulici indipendenti e regolati da apposite valvole proporzionali. Con il tempo si è assistito a tecnologie ancora più versatili, precise e parche nei consumi come, ad esempio, quelle delle presse idrauliche ibride sincronizzate.
Rappresentano l’ultima evoluzione delle piegatrici, assieme alle elettriche.

Pressopiegatrici elettriche

Rappresentano in ordine di tempo l’ultima evoluzione delle presse piegatrici. Come indica il nome, prevedono che il movimento della traversa sia azionato elettricamente attraverso diversi sistemi come ad esempio viti a ricircolo in luogo dei cilindri idraulici oppure cinghie. Le caratteristiche principali sono la velocità, il basso consumo e la precisione.

Come è fatta una pressa piegatrice?

parti di una piegatrice
Parti di una pressa piegatrice: (1) Pestone , (2) Banco , (3) Spalle, (4) Controllo numerio, (5) Registro posteriore.

Le presse piegatrici moderne possono avere delle strutture diverse; ciò nonostante, presentano delle parti in comune quali:

La traversa (o pestone)

È la parte mobile su cui vengono installati i punzoni. Scorre lungo un movimento verticale corrispondente all’asse Y e si posiziona in punti ben specifici a seconda della lavorazione da eseguire, a quote tradotte dal controllo numerico. Per la precisione, esistono gli assi Y1 e Y2 indipendenti che regolano l’eventuale sbilanciamento della macchina. In una pressa di tipo idraulico corrispondono alle diverse corse che possono effettuare i cilindri; per un’elettrica a cinghie, ad esempio, comunque le quote di discesa diverse tra un’estremità e l’altra della traversa.

Il banco

È la parte fissa sottostante alla traversa e dove vengono installate le matrici. Può contenere, soprattutto in presenza di macchine dai due metri in su di larghezza, un sistema di centinatura (o bombatura) volto a compensare la deformazione della traversa. Questo sistema varia di molto al variare di tipo di macchina sia per filosofie progettuali diverse tra i costruttori, sia per tipo di macchina. Ad esempio, la deformazione della traversa di una macchina idraulica vincolata alle estremità dai cilindri idraulici è completamente diversa da quella di una elettrica a cinghie, che fornisce la spinta in modo molto più distribuito in tutta la sua larghezza.

Le spalle

Rappresentano le piastre laterali che delimitano la larghezza dell’incastellatura del telaio della macchina. Anch’esse possono essere di diverso tipo. Ad esempio, nelle idrauliche sincronizzate, presentano quasi sempre un incavo che permette l’inserimento della lamiera oltre la larghezza delle spalle. Nel caso di una elettrica a cinghie, invece, si presentano come una struttura “chiusa” e posta alle estremità della macchina in modo molto diverso.

Il controllo numerico (CNC)

È il vero cervello della macchina. Rappresenta il dispositivo con cui si interfaccia l’operatore attraverso una programmazione diretta o off-line da ufficio tecnico.
Molto spesso il CNC consente più modalità di programmazione come, ad esempio, la modalità numerica o la modalità grafica. La prima prevede che l’operatore inserisca i dati concernenti il pezzo da realizzare direttamente nelle caselle apposite. La seconda, più semplice soprattutto per un operatore neofita, prevede l’utilizzo di una grafica bi o tridimensionale che mostra la forma del pezzo finito oltre che la sequenza di piega.

Registro posteriore

È il dispositivo che permette di effettuare la corretta lunghezza di piega. Generalmente è composto da una trave su cui sono montati due o più “riscontri” (backgauges) liberi di traslare lateralmente per disporsi alla corretta posizione.

Gli assi di una piegatrice

Gli assi (nella nomenclatura) sono piuttosto uniformati tra i costruttori di macchine e sono:

Assi pressopiegatrice
Assi di una pressa piegatrice
  • x: “avanti e indietro”, regola la lunghezza della piega (flangia)
  • r: “in alto e in basso”, regola l’altezza del carro per un migliore appoggio del pezzo e l’eventuale montaggio di matrici dall’altezza differente
  • z: “a destra e a sinistra”, regola la posizione del riscontro sul carro, per garantire la giusta posizione di appoggio per l’esecuzione del pezzo

Le variabili sono molteplici: ad esempio, è possibile trovare riscontri indipendenti in x per pieghe coniche o profili irregolari (avremo un x1 e un x2) e assi z motorizzati (con z1 e z2) o manuali tramite registri folli.

Utensili per la piegatura

utensili piegatura
(1) Punzone (2) Matrice.

Nella piegatura a tre punti, quella propria delle presse piegatrici, si assiste all’utilizzo di due gruppi di utensili:

  • superiori, comunemente chiamati punzoni o coltelli, sono collocati in alto, solidali alla traversa
  • inferiori, chiamati matrici, cave o prismi, installati direttamente sul banco di lavoro della macchina

Essi rappresentano i dispositivi direttamente a contatto con la lamiera da deformare. Il punzone, semplificando, è come una lama che costringe il materiale ad affondare all’interno di un parallelepipedo dotato di una scanalatura a V fino ad una quota precisa. Le sagome e le lunghezze degli utensili possono essere estremamente variabili tra di esse è quindi molto importante essere in grado di riconoscere quali sono i corretti punzoni e le relative matrici da installare sulla macchina per effettuare una specifica lavorazione. Soffermandosi sugli utensili standard, si può assolutamente affermare che la larghezza della matrice rappresenta la prima variabile sugli sviluppi: una matrice con una larghezza V minore, genera un raggio di piegatura più piccolo e, di conseguenza, le dimensioni del pezzo piano dovranno essere maggiori. È estremamente importante che l’ufficio tecnico conosca quali utensili sono necessari a una determinata lavorazione e quali sono effettivamente presenti in officina.

Campi di applicazione

I campi di applicazione della piegatura sono moltissimi in quanto piegare la lamiera, a maggior ragione con l’utilizzo di una pressa piegatrice, rappresenta uno dei modi migliori e più economici per eseguire prototipi e lotti anche in piccolissime serie. Il non dover ricorrere a costosi stampi o a lunghe lavorazioni meccaniche rende la piegatura un processo estremamente affascinante, ricco e richiesto. Normalmente la piegatura della lamiera trova il suo impiego nell’ambito della carpenteria leggere come: carteraggi, mobilio metallico, elettrodomestici, arredamento da interno ed esterno, produzione di macchine di qualsiasi tipo, aeronautica e aerospaziale.
Oppure, nell’ambito della carpenteria pesante con produzione di elementi strutturali in edilizia, pali per il settore energetico, telecomunicazioni e molto altro ancora come ad esempio componenti per il settore navale, ferroviario e del trasporto su gomma.

Piegatura della lamiera: cosa tenere a mente

Gli aspetti da considerare quando si deve pianificare una lavorazione di piegatura sono molteplici e si possono riassumere brevemente in:

  • Quale macchina abbiamo a disposizione: significa prevedere le possibilità e limiti della nostra pressa piegatrice attraverso la conoscenza della corsa, della luce, della forza massima, degli ingombri, della misura dell’incavo.
  • Quali utensili, attraverso la conoscenza delle sagome presenti in azienda o dal fornitore, la loro portata e le lunghezze.
  • Incrociare preventivamente la lista di “ciò che serve” e “ciò di cui si dispone” per avere quadro chiaro immediato che metta al riparo da possibili errori e sprechi. In altre parole: imparare ad eseguire un sistematico studio di fattibilità.
  • Adottare procedure che vadano verso la qualità come, ad esempio, il legare gli sviluppi dei pezzi da piegare a specifici attrezzaggi da riportare sui disegni per guidare i piegatori a installarli correttamente ottenendo articoli conformi.
  • Adottare le necessarie misure di sicurezza di macchine e strumenti: se pur esistono dei rischi residui, le presse piegatrici moderne offrono protezioni evolute che non limitano le lavorazioni come un tempo. Anche se le macchine sono usate, nella gran parte dei casi, possono essere adeguate con kit specifici che le rendono attuali da un punto di vista normativo.

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