Introduzione
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Introduzione
Il processo di clinciatura è un metodo di assemblaggio che consente di ottenere l’unione permanente di lamiere a freddo. Il punto di clinciatura è generato dall’interazione di una matrice e di un punzone che determinano l’assemblaggio per deformazione.
Nonostante la tecnologia delle unioni clinciate non sia un’invenzione recente, non è stata utilizzata su scala industriale prima degli anni ottanta. Da allora il suo sviluppo è stato molto rapido ed oggi, grazie alla sua flessibilità, viene intensivamente utilizzata in molteplici campi.
Questa tecnologia presenta diversi vantaggi rispetto a tecniche di giunzione alternative.
Particolarmente favorevole è l’aspetto economico, grazie soprattutto alla elevata automazione consentita e all’assenza di materiali aggiuntivi come ad esempio rivetti.
Da non dimenticare inoltre la possibilità fornita di unire materiali diversi, di diverso spessore, pre-verniciati, e, in generale, materiali, quali l’alluminio o le leghe leggere, caratterizzati da una scarsa saldabilità.
D’altro lato tra i maggiori inconvenienti riscontriamo quelli di natura estetica e aerodinamica; la geometria finale di un’unione clinciata è infatti caratterizzata da un lato da una cava, circolare o rettangolare in funzione della tipologia di punzone e matrice adottata, e dall’altro da un bottone, o “buglia”, sporgente rispetto alle superfici degli elementi collegati.
Particolarmente critica risulta inoltre l’analisi del processo di formazione del punto in quanto, in seguito all’azione combinata di punzone e matrice, le lamiere vengono bloccate meccanicamente l’una nell’altra solo attraverso la deformazione plastica di una loro porzione non trascurabile, deformazione che, tra l’altro, è il motivo della presenza di tensioni residue di compressione nel punto e nelle sue immediate vicinanze.
Molto importante ai fini della corretta esecuzione e del grado di resistenza di una giunzione clinciata è la scelta della matrice e del punzone, nonché la regolazione della corsa del punzone stesso in funzione dello spessore delle lamiere da unire. Una corsa troppo breve infatti impedirebbe il bloccaggio meccanico in quanto solo una piccola
Introduzione
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- 2 - quantità di materiale scorrerebbe lateralmente entro le cave ricavate nella matrice al fine di dare un’opportuna forma al punto, mentre una corsa troppo lunga comporterebbe uno spessore finale delle lamiere troppo piccolo e quindi non resistente.
Essendo il bordo del punto la zona più sollecitata di una giunzione clinciata, è lecito affermare, e verificabile in letteratura, che le unioni clinciate presentano un modo di rottura molto simile a quello che si riscontra usualmente nelle saldature per punti.
Rispetto a queste ultime, e ad unioni rivettate, le giunzioni clinciate presentano una vita a fatica, per 106 cicli, praticamente coincidente. Altrettanto non può dirsi nel caso della resistenza a carichi di natura statica. Si ha infatti, rispetto ad entrambi i metodi di unione alternativi sopra citati, una minore resistenza statica di un’unione clinciata variabile tra 1/3 e 3/4 in funzione del materiale con cui sono realizzati gli elementi da collegare e del loro spessore.
Si capisce da quanto sopra il motivo per cui il presente lavoro è stato indirizzato esclusivamente all’indagine di unioni clinciate in presenza di carichi statici e, in particolare, all’individuazione e verifica di possibili metodologie di unione da utilizzare congiuntamente alla clinciatura al fine di ottenere migliori valori di resistenza. Tale metodologia è stata individuata nella tecnica dell’incollaggio.
La prima parte di questo lavoro può essere considerata a carattere introduttivo, contenendo una estesa bibliografia sia riguardo le unioni clinciate che quelle ottenute per incollaggio. Sono tra l’altro presentati numerosi lavori in cui sono analizzate giunzioni ottenute mediante la sovrapposizione di due tecniche distinte, quali appunto clinciatura e incollaggio.
La seconda parte copre gli aspetti sperimentali svolti. In particolare sono definiti i provini da sottoporre a sperimentazione e presentati i risultati dell’indagine svolta.
I provini indagati sono di due tipi: a singola sovrapposizione e a pelatura. Per ognuno di essi la giunzione è ottenuta sia mediante un solo punto di clinciatura che tramite un unico punto di clinciatura e l’incollaggio delle superfici di contatto degli elementi da unire. Si hanno quindi in totale quattro diversi giunti da sottoporre a sperimentazione.
Nella terza parte sono infine definiti opportuni modelli FEM schematizzanti ciascuno dei provini testati sperimentalmente, e verificata la loro bontà tramite il confronto con i valori sperimentali precedentemente ottenuti. E’ inoltre presentato un modello FEM schematizzante il processo di formazione del punto di clinciatura.
