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La differenza fondamentale tra piegatura della pressa e si trova la piegatura del rullo come viene applicata la forza e quale geometria produce il processo . La pressopiegatura utilizza un punzone (matrice superiore) che scende sulla lamiera appoggiata su una matrice inferiore per creare un'unica piega discreta con un angolo definito: la deformazione è concentrata in un punto. La piegatura a rullo fa passare il metallo attraverso una serie di rulli che curvano progressivamente e continuamente il materiale in un arco, un raggio o un cilindro completo: la deformazione è distribuita su una lunghezza. In parole povere: la piegatura a pressione esegue pieghe strette o angolate; la piegatura a rullo realizza forme curve o circolari .
Entrambi sono processi essenziali di formatura dei metalli, ma servono a risultati geometrici completamente diversi. Una pressa piegatrice piega una lamiera a 90° per realizzare un pannello scatolato; un rullo a piastra curva un foglio in una sezione di tubo o recipiente cilindrico. Scegliere in modo errato tra loro porta a un risultato impossibile (provare a rotolare su un angolo acuto) o uno spreco (premere piegando dozzine di punti incrementali per approssimare una curva che una macchina di laminazione produrrebbe in un unico passaggio). Questo articolo spiega entrambi i processi in modo approfondito, li confronta rispetto a tutti i parametri chiave e fornisce indicazioni per selezionare il processo giusto per ciascuna applicazione.
La piegatura della pressa, eseguita su una pressa piegatrice o su una macchina per stampaggio, è a processo di deformazione puntuale . La lamiera viene posizionata su una matrice inferiore (la matrice) e una matrice superiore (il punzone) scende sotto l'azione della forza idraulica, meccanica o servoelettrica per premere il metallo nella cavità della matrice. Il metallo si deforma plasticamente in corrispondenza della linea di contatto tra la punta del punzone e la lamiera, creando un angolo di piega determinato dalla geometria dell'utensile e dalla profondità della corsa del punzone.
La pressopiegatura non è una singola tecnica ma una famiglia di metodi correlati, ognuno dei quali produce risultati diversi:
La piegatura dei rulli, eseguita su un laminatoio, una piegatrice di sezioni o una macchina arrotolatrice per tubi, è a processo di deformazione progressiva continua . Invece di applicare la forza in un singolo punto, la piegatura a rullo distribuisce lo stress di flessione su una lunghezza di materiale alimentandolo attraverso una serie di rulli disposti in una configurazione geometrica che induce la curvatura. Il metallo esce dai rulli curvati in modo continuo e passaggi multipli possono restringere progressivamente il raggio fino a ottenere l'arco desiderato o il cilindro completo.
La tabella seguente presenta le principali differenze tecniche tra piegatura della pressa e piegatura a rullo su tutti i principali parametri:
| Parametro | Premere Piegatura | Piegatura a rullo |
|---|---|---|
| Tipo di deformazione | Deformazione punto/linea | Deformazione progressiva continua |
| Geometria di uscita | Angoli discreti (forme a V, canali, scatole, flange) | Archi, curve, cilindri, coni, forme elicoidali |
| Raggio minimo di curvatura | Stretto fino a 0,5× spessore del materiale (conio) | Tipicamente Minimo 5–10× spessore del materiale |
| Spessore massimo della lamiera/lastra | Fino a 25–30 mm su macchine ad alto tonnellaggio | Fino a 100 mm su rotoli di lamiera pesante |
| Costo degli utensili | Moderato (set di matrici standard; matrici personalizzate per profili complessi) | Basso per piastra (nessun cambio attrezzatura); moderata per profilati (rotoli profilati) |
| Compensazione del ritorno elastico | Automatico tramite piegatura CNC; eliminato mediante coniazione | Compensato con passaggi aggiuntivi; dipendente dall'esperienza dell'operatore |
| Ripetibilità dimensionale | Da ±0,1° a ±0,5° su presse piegatrici CNC | ±1–3 mm sul raggio (manuale); più stretto sulle macchine a rulli CNC |
| Effetto estremità piatta | Non applicabile (piegatura puntuale, non continua) | Presente su macchine a 3 rulli ; ridotto al minimo mediante 4 rulli o pre-piegatura |
| Segni/graffi superficiali | Localizzato nella zona di contatto; gli inserti in poliuretano riducono la marcatura | Distribuito lungo il contatto del rullo; rischio su superfici preverniciate o lucidate |
| Tonnellaggio/forza tipici della macchina | 30-1.000 tonnellate | Valutato in base al diametro del rullo e alla potenza motrice (5–500 kW) |
| Abilità dell'operatore richiesta | Moderato (programmazione CNC); elevato per parti complesse multi-piega | Alto (giudizio del raggio, gestione del ritorno elastico, movimentazione delle estremità) |
| Capacità della lunghezza della parte | Limitato dalla lunghezza del basamento della macchina (tipicamente fino a 6 m) | In linea di principio illimitato (la larghezza del rullo determina la larghezza massima) |
La distinzione fondamentale tra i due processi è la geometria che producono. Comprendere questo previene l'errore comune di specificare il processo sbagliato per la progettazione di una determinata parte.
La pressopiegatura produce parti con sezioni diritte separate da linee di piegatura discrete . Ogni piega è una deformazione angolare singola e definita. Effettuando più pieghe sequenziali sullo stesso pezzo, una pressa piegatrice può produrre profili complessi come:
Cosa piegatura della pressa non è in grado di produrre in modo efficiente è qualsiasi forma che richiede una superficie curva continua senza sezioni diritte: un tubo, il guscio di un serbatoio cilindrico, una trave arcuata o una tramoggia conica. Il tentativo di approssimare una curva con la piegatura a pressione (una tecnica chiamata "piegatura a rilievo" o "piegatura a pressa incrementale") richiede dozzine di linee di piegatura ravvicinate che insieme formano un'approssimazione sfaccettata di una curva. Questa operazione richiede molto tempo e manodopera e produce una superficie con sfaccettature piatte visibili anziché un arco liscio.
La piegatura a rullo produce parti con superfici curve continue con raggi costanti o variabili . La gamma di output possibili comprende:
Cosa roll bending non è in grado di produrre in modo efficiente è qualsiasi forma con un angolo di piega netto e discreto: un angolo di 90°, una scanalatura a V, un orlo o un bordo flangiato. Il tentativo di creare un angolo acuto piegando eccessivamente un rullo di lamiera danneggia i rulli, piega il materiale in modo imprevedibile o semplicemente non riesce a ottenere un raggio stretto perché la geometria di tre o quattro rulli non può concentrare lo stress su un'unica linea come può fare la punta del punzone di una pressa piegatrice.
Il ritorno elastico, il recupero elastico che fa sì che una parte piegata si apra leggermente verso la sua forma originale dopo aver rimosso la forza di piegatura, influisce sia sulla piegatura a pressa che sulla piegatura a rullo, ma viene affrontato in modo diverso in ciascun processo.
Nella pressopiegatura il ritorno elastico è prevedibile e può essere compensato con precisione. Per la piegatura in aria, il controller CNC calcola l'angolo di piegatura richiesto in base al carico di snervamento, allo spessore e all'apertura dello stampo del materiale, quindi programma il punzone in modo che scenda ad un angolo leggermente maggiore rispetto al target. Quando il punzone si ritrae, il metallo ritorna all'angolazione corretta. Le moderne presse piegatrici CNC compensano automaticamente il ritorno elastico , spesso incorporando la misurazione dell'angolo in tempo reale tramite sensori laser che regolano la profondità del punzone a metà corsa per raggiungere l'angolo target con una precisione di ±0,1° indipendentemente dalla variazione del lotto di materiale.
Nella coniatura, il ritorno elastico viene completamente eliminato: l'estrema compressione nella zona di piegatura (riducendo lo spessore del 25-30%) fissa completamente plasticamente il metallo, lasciando un recupero elastico sostanzialmente nullo. Ciò avviene a scapito di una forza richiesta molto elevata: potrebbe essere necessaria una piega coniata in acciaio da 3 mm 5–10× la forza dello stesso angolo di piegatura dell'aria .
Il ritorno elastico nella calandratura è più complesso da gestire poiché interessa l'intera lunghezza del pezzo curvo anziché un singolo angolo distinto. La quantità di ritorno elastico dipende dalla resistenza allo snervamento del materiale, dallo spessore e dal raggio target: materiali ad alta resistenza e raggi più grandi producono proporzionalmente più ritorno elastico . Nella calandratura, il ritorno elastico è tipicamente gestito da:
Entrambi i processi possono gestire un'ampia gamma di metalli, ma i loro limiti pratici differiscono in modo significativo.
| Materiale | Premere Piegatura Range | Piegatura a rullo Range | Note |
|---|---|---|---|
| Acciaio dolce (S235–S275) | 0,5–25 mm | 1–100 mm | La piegatura a rullo gestisce lamiere molto pesanti; pressa limitata dal tonnellaggio |
| Alto-strength steel (S355–S690) | 0,5–15 mm | 2–80 mm | Ritorno elastico più elevato in entrambi i processi; minimo più stretto raggio per la stampa |
| Acciaio inossidabile (304, 316) | 0,5–20 mm | 1–60 mm | Il lavoro si indurisce rapidamente; raggi minimi più stretti dell'acciaio dolce |
| Alluminio (serie 5xxx, 6xxx) | 0,5–20 mm | 1–50 mm | Ritorno elastico inferiore; la tempra influisce in modo significativo sul raggio minimo |
| Rame e ottone | 0,3–10 mm | 0,5–20 mm | duttile; eccellente formabilità in entrambi i processi |
| Titanio | 0,5–8 mm (grado 2) | 1–20 mm | Ritorno elastico molto elevato; richiede una significativa flessione eccessiva in entrambi i processi |
Un'osservazione critica: la piegatura a rullo gestisce lamiere significativamente più spesse rispetto alla piegatura a pressa per applicazioni pesanti. Le macchine per laminazione di lamiere più grandi del mondo possono piegare lamiere di acciaio di oltre 100 mm di spessore e 4 metri di larghezza in gusci cilindrici per serbatoi di stoccaggio del petrolio, contenitori di reattori nucleari e strutture offshore. Nessuna pressa piegatrice può avvicinarsi a questa capacità, perché la forza di piegatura richiesta per tali spessori richiederebbe attrezzature e telai di dimensioni e peso poco pratici.
L'accuratezza dimensionale è spesso il fattore decisivo nella scelta tra i due processi per applicazioni di precisione. I due processi hanno profili di precisione fondamentalmente diversi:
Le moderne presse piegatrici CNC raggiungono precisione angolare da ±0,1° a ±0,3° su materiali standard utilizzando la misurazione dell'angolo a circuito chiuso in tempo reale. La precisione del posizionamento del calibro posteriore è tipicamente ±0,1 mm , consentendo lunghezze della flangia molto coerenti in un lotto di produzione. La ripetibilità della pressopiegatura la rende ideale per la produzione in grandi volumi di parti identiche: una staffa strutturale automobilistica, un pannello elettrico o un componente di mobile può essere prodotto con tolleranze strette lotto dopo lotto con una variazione minima del processo.
La limitazione principale della precisione della pressopiegatura è variazione del materiale all'interno di un lotto : se il carico di snervamento o lo spessore del foglio in entrata varia all'interno del lotto (il che è normale entro le tolleranze standard del materiale), l'angolo del ritorno elastico varierà leggermente. Questo è il motivo per cui la misurazione dell'angolo a circuito chiuso che si adatta a ciascuna piega in tempo reale è lo standard nelle applicazioni di presse piegatrici di precisione.
Si ottiene la piegatura del rullo tolleranze sul raggio di ±1–5 mm su macchine manuali, serrato a ±0,5–1 mm su macchine CNC con feedback del raggio ad anello chiuso. Queste tolleranze sono del tutto adeguate per recipienti, serbatoi, tubi ed elementi strutturali ad arco in cui la variazione del raggio di pochi millimetri è accettabile all'interno della tolleranza complessiva della parte. Tuttavia, la piegatura a rullo non può raggiungere la precisione angolare della piegatura a pressa per le parti che richiedono la definizione esatta dell'angolo in punti specifici.
L'effetto "estremità piatta" (la sezione non piegata alle estremità anteriore e posteriore della lamiera su una macchina a tre rulli) rappresenta una sfida di precisione specifica nella piegatura dei rulli. Questa sezione piatta in genere misura metà della distanza tra i due rulli inferiori . Per una macchina con interasse di 400 mm tra i rulli inferiori, ciascuna estremità avrà circa 200 mm di materiale piatto. Gestire questo aspetto tramite la pre-piegatura, un margine di materiale aggiuntivo (rifilato dopo la laminazione) o l'uso di una macchina a quattro rulli fa parte della pianificazione del processo per i gusci cilindrici.
Gli aspetti economici della produzione differiscono in modo significativo tra i due processi a seconda delle dimensioni del lotto e della complessità delle parti.
Una moderna pressa piegatrice CNC può eseguire 3–8 pieghe al minuto su parti di lamiera standard, a seconda delle dimensioni della parte, dei requisiti di movimentazione e del numero di cambi di stampo tra le operazioni. Per parti semplici ad alto volume (una singola piega di 90° in una lamiera di 1 m × 0,5 m), è possibile ottenere velocità di produzione di 60–120 parti all'ora. Per le parti complesse multi-piega che richiedono cambio utensile e riposizionamento, la velocità effettiva diminuisce in modo significativo. Il tempo di impostazione per un nuovo programma pezzo è 5–20 minuti su una moderna macchina CNC rispetto ai 30-90 minuti delle macchine manuali.
La piegatura a rullo è un processo più lento per parte rispetto alla piegatura a pressa per operazioni semplici, ma lavora il materiale in modo continuo: una piastra di 6 metri può essere arrotolata in un cilindro in pochi minuti di laminazione, mentre approssimare quel cilindro mediante piegatura a pressa richiederebbe dozzine di piegature individuali. L'impostazione su una macchina di laminazione per un nuovo raggio comporta la regolazione delle posizioni dei rulli e la calibrazione rispetto a un pezzo di prova, in genere 10–30 minuti per operatori esperti su macchine manuali, meno su rulli CNC con programmi memorizzati. Per le fabbricazioni personalizzate di pezzi singoli su larga scala (il guscio di un recipiente a pressione, la sezione di un silo per cereali), la piegatura a rullo è notevolmente più veloce di qualsiasi alternativa basata sulla pressa.
I settori e le applicazioni specifici in cui ciascun processo rappresenta la scelta standard riflettono le loro capacità geometriche e l'economia di produzione:
| Industria/Applicazione | Processo dominante | Motivo |
|---|---|---|
| Armadi elettrici e quadri di comando | Piegatura alla pressa | Angoli, flange, orli precisi; tolleranze strette; lamiera sottile |
| Recipienti a pressione e involucri di caldaie | Piegatura a rullo | Forme cilindriche in lamiera pesante; grande diametro; curvatura continua |
| Pannelli di carrozzeria e parti strutturali di automobili | Piegatura alla pressa | Volume elevato; angoli precisi; flange e rinforzi in lamiera |
| Serbatoi e tubazioni di stoccaggio di petrolio e gas | Piegatura a rullo | Corsi sulle coperture dei serbatoi; fabbricazione di tubi di grande diametro; piatto spesso |
| Rivestimenti architettonici e pannelli di facciata | Piegatura alla pressa | Pannelli profilati con linee di piega precise; alluminio e acciaio inossidabile |
| Carpenteria architettonica curva (archi, portali) | Piegatura a rullo | Piegatura in sezione di travi a I, HSS e canali in archi lisci |
| Condutture HVAC e componenti di ventilazione | Piegatura alla pressa | Angoli di canali rettangolari e quadrati; connessioni flangiate; calibro sottile |
| Strutture offshore e cantieristiche | Piegatura a rullo | Curve di fasciame dello scafo; travi curve del ponte; piastra strutturale spessa |
| Involucri per dispositivi medici e strutture per apparecchiature | Piegatura alla pressa | Involucri di precisione; acciaio inossidabile; flange con tolleranze strette |
| Silos agricoli e contenitori per cereali | Piegatura a rullo | Gusci cilindrici; tetti conici; laminazione di lamiere ondulate |
Molti assemblaggi fabbricati richiedono entrambi piegatura della pressa e calandratura in diverse fasi della loro fabbricazione. Riconoscere questa combinazione evita l’idea sbagliata che i due processi siano sempre alternativi tra loro – spesso sono complementari.
Esempi classici di fabbricazione con processo combinato includono:
In queste situazioni, il il progettista specifica quali funzionalità richiedono ciascun processo in base alla geometria di quella caratteristica. Gli elementi circolari, cilindrici o curvi ininterrottamente vengono utilizzati per l'operazione di laminazione; flange, angoli, angolari e sezioni profilate vanno all'operazione della pressa piegatrice. Le officine di fabbricazione che servono diversi settori in genere mantengono entrambi i tipi di macchine proprio perché le fabbricazioni più complesse richiedono entrambe le capacità.
Utilizzare i seguenti criteri per determinare quale processo di piegatura è appropriato per una determinata parte o applicazione: