Imbutitura e deformazione della lamiera

L’imbutitura è un processo di trasformazione a freddo della lamiera con cui, tramite deformazione plastica, si ottiene un corpo cavo generalmente a fondo piano o bombato, di forma variabile.
Esempi di oggetti comuni imbutiti sono: lattine di alluminio, pentole di acciaio inox, vasche dei lavelli di acciaio inox, vasche di elettrodomestici (per esempio lavastoviglie o friggitrici industriali).
L’imbutitura è un processo eseguito tramite una pressa che viene appositamente attrezzata con uno specifico stampo di imbutitura.
Gli elementi essenziali che fanno parte di un sistema d’imbutitura sono il punzone, la matrice e il premilamiera. Il processo si compone di più fasi:

• posizionare e bloccare (con il premilamiera) sulla matrice il pezzo da imbutire;
• azionare il punzone che spinge il pezzo attraverso l’apertura della matrice, facendolo scorrere sotto il premilamiera e trasformandolo in un corpo cavo.

Stampi di imbutitura

Quando la forma del pezzo è molto complessa e/o richiede un elevato stiramento del materiale, non è possibile eseguire l’imbutitura in un solo passaggio. In questi casi, si parla di profondo stampaggio. Bisogna quindi adottare degli stampi di imbutitura che effettuano l’impronta in modo graduale. In aggiunta, è opportuno eseguire anche una ricottura in forno per ottenere la distensione delle tensioni interne del materiale, altrimenti c’è rischio di cricche nelle zone più sollecitate e più fini.
Gli stampi di imbutitura possono essere anche molto complessi, in funzione dell’oggetto da imbutire. Si può optare per stampi a più effetti che effettuano imbutiture in diverse direzioni (anche adottando dei carrelli trasversali rispetto alla direzione principale). Nel caso di stampi di pezzi simili, si può sfruttare il medesimo portastampo e avere solo dei tasselli removibili che eseguono l’imbutitura in modo da ridurre complessivamente il costo delle attrezzature.

Materiali per imbutitura

Sono imbutibili gli acciai extradolci, il rame, l’ottone, l’alluminio. Per gli acciai inossidabili si può optare per leghe a ridotto tenore di carbonio (esempio AISI 304 L), oppure adottare leganti appositamente studiati per il profondo stampaggio che aumentano la duttilità del materiale ed evitano l’insorgenza di cricche.

Prova di Erichsen e indice di imbutitura IE

L’attitudine all’imbutibilità di un materiale si determina con la prova di Erichsen secondo la UNI 4693. La prova consiste nell’imbutire una lamiera con un punzone avente la forma di una calotta sferica ø20 mm. Durante la prova il punzone, spinto da una pressa, avanza e deforma la lamiera sino a quando si manifesta un inizio di rottura sulla sua parte inferiore. La profondità raggiunta dal punzone, espressa in millimetri, costituisce l’indice di imbutitura IE.

Tornitura in lastra

Sebbene la tornitura in lastra non sia una vera e propria imbutitura, il risultato finale è simile. Si tratta di una lavorazione di deformazione plastica a freddo di lamiere che, una volta lavorate, prendono forma imbutita e strettamente assialsimmetrica. Il disco di lamiera da lavorare viene costretto da un rullo folle contro le pareti di uno stampo, al fine di ottenere un manufatto a simmetria assiale. Il disco di metallo e lo stampo sono fissati assieme sul mandrino in rotazione di un apposito tornio che può essere a controllo numerico.
A seconda della relazione tra diametro iniziale e finale del manufatto e dell’uniformità o meno dello spessore finale si parla di:

• tornitura in lastra: lo spessore del materiale rimane quasi invariato, mentre il diametro del manufatto può essere molto diverso da quello del disco di partenza.

• fluotornitura: il diametro della lastra rimane quasi invariato, mentre ci sono importanti variazioni di spessore.

Esempi di oggetti ottenuti tramite tornitura in lastra sono: coppe, contenitori cilindrici, oggetti conici, tondeggianti o semisferici. Questo processo può essere adottato su qualsiasi materiale duttile come per esempio l’alluminio, il rame, l’ottone, gli acciai dolci e inox.

Autore: Alberto Mora
Per la stesura di questo articolo sono state consultate le seguenti fonti:
Calligaris L., Fava S., Tomasello C., “Manuale di meccanica”, Hoepli, 2016