Ponte di Y:
Vorrei realizzarlo così: Una struttura base di acciaio C45, che accoglie tre blocchi di *quarzo epossidico, al quale vengono fissate delle barre di acciaio opportunamente distanziate, per mezzo di inserti filettati annegati nei blocchi. Il risultato finale è un piano con cave a "T" (passo 60mm), realizzato in acciaio e *quarzo epossidico.
* = Quarzo Epossidico (Epoxy-Quartz = EQ), o anche Granito Epossidico (Epoxy-Granite = EG).
Per chi fosse interessato a maggiori informazioni sul quarzo epossidico, può cominciare da questi due post:
https://www.cncitalia.net/forum/viewtopi ... 4&start=45
https://www.cncitalia.net/forum/viewtopi ... 25&t=35667 Questa soluzione dovrebbe portare alcuni vantaggi ma anche alcune criticità , spero almeno in parte risolvibili.
I vantaggi:
- Elevata rigidità .
- Eccellente smorzamento delle vibrazioni (perlomeno del piano, ma indirettamente anche degli assi mobili, sotto forma di minori vibrazioni trasmesse).
- Migliore finitura nelle lavorazioni dei pezzi.
- Ridotto apporto di peso alla struttura, per via del basso peso specifico del composito (circa 2,3 - 2,4 Kg/dm3).
- Costo medio-basso (circa due euro al Kg.).
- Eccellente stabilità a lungo termine.
- Basso coefficiente di dilatazione termica (indicativamente, la metà di quello dell'acciaio).
Le criticità :
- Basso carico alla rottura (ma considerando l'ossatura esterna in acciaio e una eventuale armatura interna, l'unico vero pericolo dovrebbe essere rappresentato da impatti davvero rilevanti, come una morsa di diversi chilogrammi lasciata cadere sul piano da una certa altezza).
- Necessita di una corretta formulazione di EQ e di una procedura di preparazione e colata, messa a punto fin nei dettagli.
- Richiede un lungo lavoro di realizzazione, posizionamento e fissaggio di varie parti, prima di poter effettuare la colata di EQ.
- Eventuale armatura interna (da valutare, per tipologia e disposizione).
- Differenti coefficienti di dilatazione in gioco (Alluminio / C45 / EQ) e conseguenti tensioni della struttura al variare della temperatura ambiente.
La prossima immagine descrive per sommi capi, le fasi di preparazione dello stampo prima della colata di EQ. a) Ad un piano di riferimento (ad esempio, MDF da 30 mm.) vengono fissati degli inserti ciechi in ottone, che rimarranno annegati nel blocco e serviranno in seguito per il fissaggio delle lastre di acciaio, che completano le cave a "T" del ponte Y.
b) Sullo stesso piano di riferimento, vengono disposti e fissati dei listelli (es. di legno) che lasceranno una impronta negativa nei blocchi di EQ (-10mm.).
Queste impronte, saranno le canaline di scarico del refrigerante.
c) Dopo un accurato lavoro di isolamento di piano e listelli, con cere distaccanti (ma NON su inserti e lastre di acciaio), la struttura principale in C45 viene posta sul piano al contrario e fissata da sotto.
d) La condizione di arrivo, dopo due colate distinte. Con la prima vengono realizzati i tre blocchi pieni (sinistro, centrale, destro) in uno strato di 40mm per i blocchi laterali, 30-35mm per quello interno. A distanza di 24-36 ore viene realizzata una seconda colata solo sui blocchi sinistro e destro, che può comprendere delle parti annegate in materiale leggero (es. polistirolo) al fine di ridurre un po la massa complessiva.
Quando il quarzo epossidico ha completato la polimerizzazione (direi, almeno una settimana di stagionatura a 20-25 °C), si procede con l'apertura dello stampo. Le immagini e-f, mostrano il ponte di X, dopo aver rimosso il piano in MDF dello stampo. In realtà , in funzione di come li abbiamo fissati (chiodi da sotto, oppure colla) i listelli dovrebbero / potrebbero rimanere ancorati al piano, complicando un po' il lavoro di apertura, che va sempre effettuato con calma e attenzione.
Se vengono fissati solo quel tanto che basta a garantire la posizione precisa durante la colata, può essere utile che in fase di apertura si stacchino dal piano. Rimuoverli in seguito uno per uno è molto più semplice e sicuro. L'immagine "g", mostra la forma finale del piano, una volta rimossi i listelli. Nell'immagine "h", il piano completo.
Come già accennato, la scelta di mantenere il ponte di X completamente in alluminio e il ponte di Y in acciaio, comporterà delle sollecitazioni e delle tensioni, dovute ai differenti coefficienti di dilatazione termica. L'impiego di EQ nel ponte di Y, dovrebbe in una certa misura "contenere" la dilatazione dell'acciaio, quindi amplificare questo effetto. L'immagine successiva mostra la sezione frontale della macchina, in cui si vedono le parti coinvolte nelle tensioni. Immaginando una temperatura teorica di 20 °C, come condizione "neutra" di partenza, dove le varie parti sono assemblate senza tensioni apparenti, secondo che la temperatura ambiente aumenti o si riduca, avremo un diverso comportamento di contrazione o dilatazione.
Oltretutto, il ponte inferiore di X è decisamente più vicino al centro di guide e carrelli di Y, di quanto non lo sia il ponte superiore (75mm, contro circa 210mm),
quindi variazioni di temperatura dovrebbero produrre maggiori tensioni proprio su questo particolare.
Ho fatto qualche calcolo approssimativo. Ipotizzando una variazione di +/-10°C (quindi dai +10°C, ai +30°C) e trascurando per un attimo il contributo del quarzo epossidico, il valore di scostamento tra alluminio ed acciaio dovrebbe aggirarsi intorno ad 0,12 mm, per ogni 10°C di variazione. Circa 0,06 mm per parte.
Una parziale soluzione, potrebbe essere quella di realizzare il ponte inferire di X in acciaio, invece che in alluminio.
In quel caso, lo scostamento tra ponte inferiore di X e ponte di Y, differirebbe per il solo contributo del quarzo epossidico, il cui valore di dilatazione reale, va verificato.
L'ultima immagine mostra il ponte inferire di X nelle due varianti. Alluminio e acciaio. La differenza di peso non è poca. Circa 8 kg. per l'alluminio (con lastra spessa 20mm), intorno ai 18 Kg la variante in acciaio (con spessore di 15mm.) Forse è superfluo dirlo...

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Saluti,
Marco