<h2>TL;DR</h2><p>Per eliminare le crepe sui bordi dei particolari stampati, in particolare negli acciai avanzati ad alta resistenza (AHSS), è necessario spostare l'attenzione dalla duttilità globale (strizione) alla formabilità locale (rottura). Le regole empiriche tradizionali, come il gioco di taglio del 10%, spesso falliscono con materiali moderni come l'acciaio bifase (DP). Per risolvere il problema, gli ingegneri devono ottimizzare i giochi di taglio (spesso aumentandoli al 15-20% dello spessore del materiale), selezionare materiali con elevati rapporti di svasatura (HER) validati secondo ISO 16630 e utilizzare strategie di progettazione degli stampi come i &quot;metal gainers&quot; per ridurre la deformazione sul bordo. L'individuazione della zona influenzata dalla fresa (SAZ) è il metodo più efficace per prevenire la rottura del bordo.</p><h2>La scienza delle crepe sui bordi: formabilità globale vs. formabilità locale</h2><p>Un errore comune nella stampaggio della lamiera è ritenere che un’elevata allungamento a trazione garantisca resistenza alle crepe. In realtà, la rottura del bordo è un fallimento della <strong>formabilità locale</strong>, distinta dalla <strong>formabilità globale</strong> misurata nei comuni test di trazione. La formabilità globale governa rotture come la strizione nel corpo di un pezzo, dove la deformazione è distribuita. La rottura del bordo invece si verifica sul bordo tagliato, dove la microstruttura del materiale è stata compromessa dal processo di taglio stesso.</p><p>Quando un punzone genera una sagoma, crea una &quot;zona influenzata dal taglio&quot; (SAZ) o zona incrudita. In questa ristretta area, il materiale è notevolmente più duro e fragile rispetto al metallo base. Negli acciai AHSS questo effetto è amplificato. Gli acciai bifase (DP), ad esempio, sono composti da isole di martensite dura disperse in una matrice ferritica morbida. Durante il taglio, la forte differenza di durezza tra queste fasi provoca la nucleazione di microvuoti all’interfaccia ferrite-martensite.</p><p>Quando il bordo viene successivamente stirato — durante operazioni di svasatura o espansione del foro — questi microvuoti si aggregano in crepe macroscopiche ben prima che il materiale raggiunga il suo limite teorico di allungamento. Pertanto, fare affidamento sui dati di snervamento/allungamento a trazione per prevedere il comportamento del bordo è un errore ingegneristico fondamentale. Il fattore determinante non è quanto il materiale si allunga globalmente, ma quanto il bordo danneggiato può espandersi prima che si propaghi una frattura.</p><h2>Ottimizzazione del gioco di taglio: la regola del 10% è superata</h2><p>Per decenni, il gioco standard negli stampi è stato del 10% dello spessore del materiale. Sebbene efficace per l'acciaio dolce, questo rapporto è spesso dannoso per gli AHSS. Giochi più stretti nei materiali ad alta resistenza possono generare una &quot;taglio secondario&quot; — un difetto in cui le cricche originate dal punzone e dalla matrice non si incontrano in modo continuo. Questo disallineamento costringe il punzone a tagliare il materiale rimanente, creando un bordo irregolare, fortemente incrudito, con una zona secondaria lucidata che funge da concentratore di tensione.</p><p>Dati recenti provenienti da studi industriali, inclusi quelli pubblicati da <a href="https://www.metalformingmagazine.com/article/?/materials/high-strength-steel/edge-cracking-in-advanced-automotive-steels">MetalForming Magazine</a>, indicano che la soluzione è rappresentata dal <strong>gioco ingegnerizzato</strong>. Per molti gradi DP e CP (fase complessa), aumentare il gioco al <strong>15–20% dello spessore del materiale</strong> consente una rottura più pulita. Un gioco maggiore permette ai piani di frattura superiore e inferiore di fondersi in modo uniforme, minimizzando la profondità della zona influenzata dal taglio e riducendo il picco di durezza sul bordo.</p><p>Questo approccio controintuitivo — allargare il gioco per migliorare la qualità — porta spesso a un rapporto di svasatura (HER) significativamente più elevato. Tuttavia, ciò deve essere bilanciato con l'altezza della bava. Sebbene giochi maggiori possano produrre una bava più alta, il bordo mantiene una duttilità superiore. Se la bava si trova sul lato compresso della piegatura successiva, il rischio di rottura è spesso trascurabile rispetto al vantaggio di un bordo tagliato più pulito.</p><h2>Selezione del materiale: il rapporto di svasatura (HER)</h2><p>Nella scelta del materiale per componenti con fori svasati o bordi stirati, il <strong>test di svasatura ISO 16630</strong> è lo standard di riferimento per la previsione, superando i tradizionali parametri di trazione. Questo test espande un foro punzonato con un punzone conico (apice di 60°) finché non appare una crepa attraverso tutto lo spessore, fornendo una misura diretta della duttilità del bordo.</p><p>La scelta del grado del materiale riveste un ruolo critico. Mentre gli acciai DP sono popolari per il loro rapporto resistenza-costo, l'eterogeneità della microstruttura (martensite dura vs. ferrite morbida) li rende soggetti a rottura del bordo. Gli <strong>acciai a fase complessa (CP)</strong> offrono spesso prestazioni superiori per parti sensibili ai bordi. I gradi CP utilizzano una matrice di bainite e ferrite rinforzata da precipitazione, che crea una distribuzione di durezza più uniforme. Questa omogeneità riduce la nucleazione di microvuoti durante il taglio, conferendo agli acciai CP valori HER significativamente più alti rispetto agli acciai DP con analoga resistenza a trazione.</p><p>Inoltre, la purezza del materiale è imprescindibile. Come evidenziato dagli esperti di <a href="https://www.ulbrich.com/blog/cracking-under-pressure-how-high-quality-metal-and-metallurgical-expertise-prevent-cracking-in-stamping/">Ulbrich</a>, inclusioni e impurità (come zolfo o ossidi) fungono da siti di innesco delle crepe. Specificare acciai di alta qualità, con inclusioni controllate, aiuta a garantire che il valore teorico di HER del materiale sia raggiungibile in produzione.</p><h2>Soluzioni di progettazione degli stampi e ingegneria di processo</h2><p>Oltre alla metallurgia, la geometria determina il risultato finale. Quando un componente richiede una svasatura che supera i limiti del materiale, gli ingegneri di processo devono modificare il percorso della deformazione. Una tecnica efficace è l'utilizzo dei <strong>metal gainers</strong>. Progettando un eccesso di materiale (un "gainer") nello stampo di tiraggio o nella piastra di serraggio, gli ingegneri possono fornire materiale aggiuntivo che fluisce verso la svasatura durante la formatura. Ciò trasforma una condizione puramente di stiramento in una combinazione tiraggio-stiramento, riducendo notevolmente la deformazione localizzata sul bordo.</p><p>Anche la manutenzione degli utensili è fondamentale. Un bordo di taglio scheggiato o smussato aumenta il volume della zona di materiale deformato, indurendo ulteriormente il bordo. Sono indispensabili programmi regolari di affilatura per la produzione AHSS. Inoltre, l'utilizzo di punzoni smussati (spesso con una fresa a tetto inclinata di 3-6 gradi) può ridurre il carico d'urto e migliorare la qualità del bordo tagliato.</p><p>L'adozione di queste strategie avanzate richiede partner produttivi con capacità specializzate. Ad esempio, <a href="https://www.shao-yi.com/auto-stamping-parts/">Shaoyi Metal Technology</a> impiega presse ad alta tonnellaggio (fino a 600 tonnellate) e precisione certificata IATF 16949 per gestire le ristrette finestre operative degli acciai automobilistici moderni. Che si tratti di prototipazione rapida o di produzione di massa, ricorrere a uno stampatore che comprenda le sfumature del comportamento degli AHSS evita costose iterazioni sugli stampi.</p><h2>Riepilogo delle azioni correttive</h2><p>L'eliminazione delle crepe sui bordi raramente avviene con un singolo intervento; richiede un aggiustamento sistematico dei tre principali fattori: Materiale, Gioco e Geometria.</p><ul><li><strong>Materiale:</strong> Passare a gradi con elevati valori HER ISO 16630 (ad es., CP invece di DP) e controllare rigorosamente le impurità.</li><li><strong>Gioco:</strong> Aumentare il gioco dello stampo al 15-20% per gli AHSS per garantire un piano di frattura pulito e minimizzare la zona influenzata dal taglio.</li><li><strong>Geometria:</strong> Utilizzare metal gainers per alimentare materiale nella svasatura e assicurarsi che i punzoni siano mantenuti affilati per evitare un eccessivo incrudimento.</li></ul><section><h2>Domande frequenti</h2><h3>1. Qual è la differenza tra formabilità globale e formabilità locale nello stampaggio?</h3><p>La formabilità globale indica la capacità di un materiale di distribuire la deformazione su una vasta area, resistendo alla strizione (assottigliamento) durante le operazioni di imbutitura. È correlata al valore n (esponente di incrudimento). La formabilità locale, al contrario, è la resistenza del materiale alla frattura in punti specifici di concentrazione delle tensioni, come i bordi tagliati. È correlata al rapporto di svasatura (HER) ed è il fattore principale per prevenire le crepe sui bordi.</p><h3>2. In che modo il gioco di taglio influenza le crepe sui bordi negli AHSS?</h3><p>Il gioco di taglio determina la qualità del bordo tagliato. Un gioco insufficiente (ad es., il tradizionale 10%) negli AHSS causa il taglio secondario, creando un profilo irregolare e fragile che si rompe facilmente. Aumentare il gioco al 15-20% permette alle fratture provenienti da punzone e matrice di incontrarsi in modo netto, ottenendo un bordo più liscio, con minor incrudimento e maggiore duttilità.</p><h3>3. Cos'è il test di svasatura ISO 16630?</h3><p>ISO 16630 è il metodo standard per valutare la duttilità del bordo delle lamiere metalliche. Un foro da 10 mm viene punzonato su un campione (tipicamente con gioco del 12%), quindi un punzone conico espande il foro fino all'apparizione di una crepa attraverso tutto lo spessore. L'aumento percentuale del diametro del foro (HER) fornisce una misura quantitativa della capacità del materiale di resistere alle crepe sul bordo.</p><h3>4. Perché l'acciaio bifase (DP) è soggetto a crepe sui bordi?</h3><p>L'acciaio DP ha una microstruttura composta da isole di martensite dura immerse in una matrice ferritica morbida. Durante il taglio, la differenza di durezza tra queste fasi genera elevate concentrazioni di tensione, portando alla formazione di microvuoti ai confini delle fasi. Questi vuoti indeboliscono il bordo, rendendolo altamente suscettibile alla rottura durante le successive operazioni di formatura.</p><h3>5. Cosa sono i metal gainers nella progettazione degli stampi?</h3><p>I metal gainers sono elementi geometrici aggiunti all'area di attesa o alla piastra di serraggio nella progettazione di uno stampo. Forniscono una lunghezza di materiale in eccesso in aree specifiche. Durante la formatura o la svasatura, questo materiale extra fluisce nel pezzo, riducendo la quantità di stiramento richiesta sul bordo. Ciò abbassa la deformazione localizzata e impedisce al bordo di raggiungere il suo limite di frattura.</p></section>