Curve di comprimibilità di polveri a base ferro: riferimenti affidabili o insidiosi per una corretta stima preliminare delle sollecitazioni sugli stampi di pressatura? -

Abstract

Nella progettazione degli stampi di pressatura, la previsione delle tensioni massime si basa, solitamente,
sulle cosiddette curve di comprimibilità, che rappresentano graficamente, per una determinata miscela
di polveri, la relazione fra la pressione applicata e la densità dei pezzi pressati. La determinazione della
comprimibilità si esegue secondo norme specifiche, che prevedono la formatura di cilindretti o parallelepipedi
caratterizzati da un’estensione relativamente modesta delle superfici di attrito fra polvere in addensamento e
pareti dello stampo. L’analisi delle curve di comprimibilità permette di ricavare una legge analitica semplice,
da utilizzare per gli sviluppi successivi. Si descrive poi la relazione fra pressione assiale e pressione radiale,
essendo quest’ultima il dato di progetto per il corretto proporzionamento delle matrici. Utilizzando i dati della
letteratura sulle relazioni fra pressione applicata e coefficienti di attrito, è possibile ricavare un modello che
lega la geometria dei particolari pressati alle pressioni assiali effettivamente necessarie per raggiungere
le densità volute. Per forme di particolari di discreta estensione in altezza, gli effetti della geometria sono
collegati a due parametri adimensionali, uno di natura fisica (prodotto del rapporto fra pressioni moltiplicato
per il coefficiente d’attrito), e uno di natura geometrica (rapporto fra la superficie di attrito “verticali” e il
doppio della superficie di pressatura). Mediante questi parametri adimensionali si possono ricavare le curve
di comprimibilità “effettive”, caratteristiche cioè di una determinata geometria. Per forme di particolari di
altezza piccola, gli effetti della geometria sono ancora collegati a due parametri adimensionali, uno di natura
fisica (rapporto fra il doppio del coefficiente d’attrito e il rapporto delle pressioni), e uno di natura geometrica
(rapporto fra raggio e altezza del disco sottile). Più sottile è il disco, più elevata è la pressione necessaria per
raggiungere una determinata densità. Le indicazioni dello studio teorico sono messe in relazione con risultati
sperimentali ottenuti caratterizzando bussole cilindriche e dischi di diversa geometria. In generale, le previsioni
teoriche trovano valida conferma nei dati ottenuti dalla sperimentazione. Lo studio dimostra che se si utilizzano
acriticamente le curve di comprimibilità per la stima delle sollecitazioni agenti sugli stampi di pressatura si
possono pericolosamente sottostimare le tensioni agenti.