Nella tornitura esterna si lavora il diametro esterno del pezzo. Poiché la tornitura esterna è uno dei processi più conosciuti e diffusi, i requisiti in termini di controllo truciolo, sicurezza di processo e qualità dei componenti sono elevati.
Produzione di Tubi Tondi in Acciaio Senza Saldatura
Come anticipato nell’articolo “Il processo di realizzazione dei tubi tondi in acciaio inossidabile”, il processo di produzione di tubi tondi senza saldatura inox presenta alcune peculiarità. I principali metodi di realizzazione del tubo seamless che andremo ad approfondire sono i seguenti: Seamless pipe mandrell mill process, Seamless pipe plug mill process, Seamless pipe extrusion process.
Seamless Pipe Plug Mill Process
Questo è un metodo produttivo utilizzato per la produzione di tubi senza saldatura di medio/grandi dimensioni (diametri compresi tra 6″ ÷ 16”). Un lingotto in acciaio (con peso che può raggiungere fino alle due tonnellate) viene riscaldato a 1300°C ed il foro cavo viene allargato su un banco rotante. Il risultato di questa fase iniziale è un tubo corto a parete spessa. Successivamente, un cilindro in acciaio con dimensione pari alla sezione definitiva viene forzato all’interno del tubo originario ed entrambi inseriti tra i rulli di un laminatoio. La rotazione riduce lo spessore della parte mediante passaggi successivi. Nella fase finale avviene una ulteriore riduzione e finitura che uniforma lo spessore della parete alla dimensione finita. Terminata questa fase, il tubo viene tagliato alla lunghezza commerciale e seguono il trattamento termico, il raddrizzamento, l’ispezione, il test idrostatico e la marcatura. La verga finita presenta una lunghezza standard compresa tra 5500 ÷ 6500 mm.
Seamless Pipe Mandrell Mill Process
Il processo di mandrinatura e successiva laminazione di tubi senza saldatura è utilizzato per la produzione di tubi tondi seamless in acciaio inox con diametro tipicamente compreso nel range 1/2″ ÷ 6” (DN 15 ÷ DN 150). Le fasi di questo metodo realizzativo prevedono l’impiego di un lingotto di acciaio che viene riscaldato fino a 1300°C; dopodiché, un mandrino viene inserito nel lingotto cavo e il tutto viene fatto passare attraverso un laminatoio. A differenza del processo indicato in precedenza (seamless pipe plug mill process), la laminazione e la riduzione dello spessore avviene in modo continuo mediante una coppia di rulli posti a 90° rispetto al profilo longitudinale. Le fasi finali del mandrell mill process riguardano la ricottura, la laminazione di finitura al diametro, il taglio a misura, il raddrizzamento, l’ispezione, il test idrostatico e la marcatura. Le lunghezza standard della verga completata sono comprese nel range 5500 ÷ 6500 mm.
Seamless Pipe Extrusion Process
Questo processo è utilizzato unicamente per tubi di piccoli diametro e consiste nel riscaldamento di una barra tonda a 1250°C. Dopodiché, la billetta viene estrusa attraverso una matrice di acciaio. Successivamente all’estrusione, il tubo con le dimensioni finali e le caratteristiche superficiali è ottenuto mediante laminazione e riduzione multipla. Con questo processo, così come i precedenti, la verga finita ha una lunghezza commerciale compresa nel range 5500 ÷ 6500 mm.
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Tipi di Operazioni di Tornitura
Tornitura Longitudinale
Nella tornitura longitudinale, il movimento di avanzamento dell’utensile avviene lungo l’asse del pezzo, il che significa che il diametro del pezzo viene ridotto tramite la tornitura. L'intasamento da truciolo può essere un problema diffuso nella tornitura longitudinale tradizionale. A causa dell'aumento delle forze radiali, questo metodo richiede componenti e un setup stabili. È una soluzione particolarmente indicata per componenti corti e compatti o sottili con contropunta. Il tempo di taglio è generalmente molto lungo, con la conseguente generazione di alte temperature. Velocità di taglio e numero di giri sono spesso limitati dalle dimensioni e dal bloccaggio del componente.
Sfacciatura
Nella sfacciatura, l'utensile avanza radialmente verso il centro, all'estremità del pezzo. La forma dell'inserto dovrebbe essere selezionata in base all'angolo di registrazione richiesto e in relazione ai requisiti di accessibilità o versatilità. Tale strategia offre una flessibilità che permette di eseguire la tornitura in tutte le direzioni e dunque di svolgere operazioni di tornitura longitudinale, sfacciatura e profilatura con un unico utensile.
Tornitura di Profili
Nella tornitura di profili, il taglio può variare in termini di profondità, avanzamento e velocità. Gli utensili utilizzati per la tornitura di profili sono soggetti a grandi variazioni in termini di sollecitazioni e profondità di taglio, a causa delle variazioni della direzione di lavorazione e del diametro.
Selezione degli Utensili e Parametri di Taglio
Nella scelta di un utensile per la tornitura longitudinale è consigliabile prima scegliere il sistema di bloccaggio dell'inserto nel portautensile. La scelta è influenzata dal tipo di operazione e, in una certa misura, dalla dimensione del pezzo.
Importanza dell'Angolo di Registrazione
L'angolo di registrazione dell'utensile incide sulla formazione dei trucioli. Con un angolo di registrazione di 90° (angolo di attacco 0º), lo spessore del truciolo è uguale all'avanzamento (fn). Se il componente presenta uno spallamento da lavorare, utilizzare un utensile con un angolo di registrazione di 91-95° (angolo di attacco -1 ... -5°). Un angolo di registrazione ridotto genera un truciolo largo e sottile, allontanando il carico e il calore dal raggio di punta.
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Consigli per la Tornitura di Profili
Per esigenze di robustezza ed economia, è consigliabile selezionare il più grande angolo di punta possibile tra quelli disponibili, ma l'angolo di punta va considerato in relazione all'accessibilità. Analizzare il profilo del pezzo da lavorare al fine di scegliere l'angolo di registrazione più adeguato. Tra il pezzo e l'inserto, va mantenuto un angolo di taglio libero di almeno 2°. La scelta prioritaria dovrebbe essere un utensile con un angolo di registrazione di 93° (angolo di attacco -3°) e un inserto di tipo D (55°). Per poter eseguire la profilatura in un'altra direzione o praticare lo scarico di uno spigolo, scegliere un attacco con un angolo di registrazione di 107-117° (angolo di attacco -17 ...).
Caso Specifico: Tornitura di un Tubo in Acciaio
Considerando un tubo con lunghezza 400mm, diametro esterno 88mm e spessore 12,5mm, con l'obiettivo di portare il foro interno a 65 mm, è sensato procedere con la tornitura. Una possibile strategia suggerita è quella di tornire la sede delle bronzine solo per la parte necessaria, per esempio per 70 mm, senza necessariamente realizzare un foro passante completo. Per questa operazione, potrebbe essere meglio tornire il diametro esterno prima per 50 mm e usare la lunetta per tornire il diametro interno da una parte, poi girare il tubo ed eseguire la stessa operazione dall'altro lato.
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Pelatura di Barre: Un'Alternativa alla Tornitura Tradizionale
La pelatura di barre è un metodo utilizzato per rimuovere scaglie di ossidazione, scorie di laminazione, cricche superficiali, ecc. dai semilavorati laminati a caldo e forgiati. I campi di applicazione variano, ma i semilavorati pelati vengono spesso utilizzati come fase intermedia di prodotti che devono essere lavorati ulteriormente. Rispetto alla tornitura convenzionale, la pelatura di barre è un metodo che, dati i minori tempi di lavorazione, offre alta produttività e bassi costi di produzione.
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