Spessore massimo lavorabile: acciaio, inox e alluminio a confronto

Una cesoia dichiarata 1,5 mm taglia circa 1,0 mm di inox e circa 2,2 mm di alluminio. Lo stesso numero di targa vale tre spessori diversi, e la scheda tecnica lo scrive in modo che quasi nessuno nota: accanto alla capacità compare "400 N/mm²". È la resistenza dell'acciaio dolce a cui quel dato si riferisce. Cambiando materiale cambia il limite, e il fattore di conversione non è lo stesso per il taglio, per la piegatura e per la calandratura. Qui sotto i coefficienti, il calcolo da cui escono e i limiti oltre i quali nessun coefficiente vale. Distributore ufficiale Bernardo dal 2007.

Ogni capacità di taglio o di piega dichiarata da un costruttore europeo è riferita a un materiale preciso. Bernardo lo scrive nella riga della tabella tecnica: "Spessore max. lamiera (400 N/mm²)". Quei 400 N/mm² sono la resistenza a trazione di un acciaio da costruzione comune, tipicamente S235JR, cioè il ferro che in officina si chiama acciaio dolce o lamiera nera.

Non è una convenzione commerciale: è il riferimento che permette di confrontare due macchine di marche diverse. Il problema nasce quando l'officina lavora inox o alluminio e legge quel numero come se fosse universale.

La forza che serve per tagliare o piegare è proporzionale alla resistenza del materiale. Se la macchina ha una forza massima fissa, allora lo spessore massimo è inversamente proporzionale alla resistenza. Da qui esce tutto il resto.

Si calcola il rapporto tra la resistenza del materiale e i 400 N/mm² di riferimento, poi si divide lo spessore dichiarato per quel rapporto.

Spessore ammesso = spessore dichiarato × (400 / Rm del materiale)

Un AISI 304 ha Rm attorno a 600 N/mm². Il rapporto è 600/400 = 1,5, quindi lo spessore scende a 1/1,5 = 0,65 volte quello dichiarato. Un alluminio 5754 H22 sta attorno a 240 N/mm²: rapporto 0,6, spessore 1,65 volte.

Questa formula vale per il taglio e per la piegatura. Per la calandratura il conto è diverso, e lo vediamo più avanti.

Valori calcolati sui dati di targa, con inox AISI 304 a 0,65 e alluminio della serie 5000 a 1,5. Prezzi IVA inclusa.

† Il valore su alluminio è un limite di forza, non di struttura. Sopra lo spessore nominale il gioco tra le lame va riaperto secondo la tabella del costruttore e il pressore deve riuscire a bloccare il pacco. Sulle ghigliottine idrauliche l'apertura del pressore diventa il vincolo prima della forza: la colonna alluminio va verificata sul singolo modello, non applicata alla cieca.

La colonna inox è sempre una riduzione, quindi è sempre sul lato sicuro. Se devi scegliere una macchina per lavorare prevalentemente inox, parti dallo spessore inox che ti serve e dividilo per 0,65: quello è lo spessore nominale su acciaio che devi cercare a catalogo. Per 2 mm di 304 servono 3 mm dichiarati.

Su una piegatrice universale a leva o a pannello il ragionamento è identico: la macchina sviluppa una coppia massima sulla traversa e il materiale più resistente la consuma più in fretta. La Bernardo BB 2000 RS dichiara 0,8 mm su 2.000 mm a 400 N/mm², quindi circa 0,5 mm di 304 e circa 1,2 mm di alluminio.

Su una pressa piegatrice il dato di partenza non è lo spessore ma il tonnellaggio, e conviene fare il conto diretto. La formula usata in officina è:

F [kN per metro] = 1,42 × Rm × S² / V

dove Rm è la resistenza in N/mm², S lo spessore e V l'apertura della matrice, tutti in millimetri. La regola pratica per scegliere V è otto volte lo spessore per materiali da 0,7 a 6 mm.

Un metro di lamiera da 2 mm su matrice V16 chiede:

Tra acciaio dolce e inox la differenza è di 7 tonnellate al metro sullo stesso spessore. Su tre metri di piega diventano 21 tonnellate, che è la ragione per cui una pressa dimensionata sul ferro va sotto quando arriva il primo lavoro in inox.

Questa è la parte che non trovi scritta da nessuna parte e che vale la pena capire, perché porta a un numero diverso.

Quando si taglia o si piega in aria, la geometria dell'operazione si adatta allo spessore: la matrice si cambia, il gioco lama si regola. La forza cresce quindi in modo proporzionale allo spessore, e il coefficiente di conversione è quello visto sopra.

In una calandra invece la geometria è fissa: la distanza tra i rulli inferiori non cambia. Il momento flettente necessario cresce con il quadrato dello spessore, non in modo lineare. Di conseguenza il coefficiente di conversione è la radice quadrata del rapporto tra le resistenze, e la penalizzazione è molto più contenuta.

Su una calandra, passare dall'acciaio dolce all'AISI 304 costa circa il 19% di spessore, non il 35%. Una calandra data per 2 mm di ferro ne fa circa 1,6 di inox, non 1,3.

Da moltiplicare per lo spessore dichiarato sulla scheda.

† Valori teorici fuori dalla portata meccanica della macchina. Vedi più avanti.

Chi dice "lavoro inox" sta dicendo poco. Tra le tre famiglie che arrivano in officina la differenza di resistenza è del 30%.

L'AISI 430 è ferritico, magnetico, il meno resistente dei tre. Arreda, fa pannellature e carter. Costa il 35% in meno del 304 e penalizza la macchina solo del 17%.

L'AISI 304 è il riferimento: austenitico, non magnetico allo stato ricotto, quello che si intende quando si dice inox senza specificare.

L'AISI 316 aggiunge molibdeno per resistere ai cloruri, e sulla macchina si comporta come un 304 appena più duro.

C'è però una caratteristica che i coefficienti non catturano: gli inox austenitici incrudiscono. Deformandosi diventano più duri, e questo cambia due cose in pratica. Nel taglio, un gioco lama troppo largo fa incrudire il materiale prima che si separi, con il risultato di una bava dura e di una lama che si consuma più in fretta: sull'inox il gioco va stretto, intorno al 5% dello spessore invece del 8% usato sul ferro. Nella piegatura, il ritorno elastico è più marcato: su un 304 bisogna piegare qualche grado oltre l'angolo voluto, mentre sul ferro dolce lo scarto è minimo.

Sull'alluminio la forbice è enorme e il nome del materiale da solo non dice nulla.

Un 1050 ricotto, cioè alluminio quasi puro per lattoneria e rivestimenti, sta sotto i 100 N/mm². In teoria il coefficiente è 4,4. In pratica nessuna cesoia lo raggiunge, perché molto prima si arriva al limite di struttura della macchina.

Un 5754 H22, la lega da carpenteria leggera più diffusa, sta attorno a 240 N/mm², con coefficiente 1,65. È il valore da usare quando non si sa altro.

Un 6082 T6, strutturale e trattato, arriva a 320 N/mm², con coefficiente 1,25. È poco più permissivo del ferro.

Chi vende alluminio lo sa e lo scrive sulla bolla. Chi lo compra guarda solo lo spessore. Vale la pena farsi dare la sigla della lega prima di decidere la macchina, perché tra 1050 e 6082 ci sono tre volte e mezza di resistenza.

Sull'alluminio va poi tenuto conto di due cose operative: il materiale è tenero, quindi tende a trascinarsi sotto la lama e a lasciare bava, e il gioco va aperto invece che stretto, attorno al 10% dello spessore. Le cesoie manuali a leva e a ghigliottina hanno il gioco registrabile proprio per questo.

Tutti i conti fatti finora riguardano la forza. Ma una macchina ha un secondo limite, strutturale, che non dipende dal materiale.

Su una cesoia c'è l'apertura del pressore, che deve bloccare il foglio prima che la lama scenda, e c'è la registrazione del gioco lama, che ha un'escursione finita. Su una piegatrice c'è l'apertura massima fra traversa e piano: sulla BB 2000 RS sono 59 mm, e oltre quella quota il pezzo non entra, qualunque sia il materiale. Su una calandra c'è il diametro dei rulli, che impone un raggio minimo di curvatura.

Il principio da portarsi via: il coefficiente alluminio si applica finché resta dentro l'intervallo di regolazione della macchina. Oltre, la lama lavora male, il taglio esce storto e si deforma il supporto. Per lavorare alluminio spesso serve una macchina nominalmente più grande, non la stessa macchina usata oltre la targa.

Sulla riduzione per l'inox il discorso non si pone: si sta sempre sotto il nominale, quindi il limite strutturale non viene mai toccato.

Sulle cesoie a leva della serie HS la tabella tecnica porta una nota in fondo: non su tutta la lunghezza.

Significa che i 4 mm dichiarati dalla HS 5 valgono su un morso corto, non sui 100 mm di lama. Lo spessore pieno si ottiene mordendo un pezzo stretto, dove la leva ha il braccio favorevole; avvicinandosi all'estremità della lama lo spessore utile cala.

È il motivo per cui una cesoia a leva da 4 mm e una ghigliottina da 1,5 mm non sono confrontabili: la prima taglia spessori alti su larghezze piccole, la seconda spessori bassi sull'intera larghezza. Chi deve rifilare fogli interi guarda la lunghezza di taglio, chi deve tranciare piatti e tondi guarda lo spessore. La differenza di prezzo tra le due famiglie, da €170,80 a oltre €3.000, è tutta qui.

Quattro passaggi, in quest'ordine.

Primo, scrivi il materiale per esteso. Non "inox" ma "AISI 304"; non "alluminio" ma "5754 H22". Senza la sigla il conto non si fa.

Secondo, prendi lo spessore che ti serve davvero e dividilo per il coefficiente della tabella. Il risultato è lo spessore nominale su acciaio dolce che devi cercare a catalogo.

Terzo, controlla la lunghezza utile e l'apertura, che sono limiti separati e non si convertono.

Quarto, se stai al limite, chiedi. Quando il conto dà un valore entro il 10% della targa, conviene farsi confermare dal costruttore che la macchina lo regge in uso continuo e non solo come punta. Al numero 0825-1494022 facciamo questa verifica tutti i giorni; per la piegatura puoi partire dalle piegatrici per lamiera, per la curvatura dalle calandre, e per i grossi spessori dalle cesoie a ghigliottina idrauliche.

Cosa significa 400 N/mm² sulla scheda della cesoia?
È la resistenza a trazione del materiale a cui si riferisce la capacità dichiarata, cioè un acciaio da costruzione tipo S235, quello che in officina si chiama acciaio dolce o lamiera nera. Tutti i costruttori europei usano questo riferimento, così due macchine di marche diverse restano confrontabili.

Quanto spessore perdo passando all'inox?
Circa il 35% nel taglio e nella piegatura, con un AISI 304 a 600 N/mm². Una cesoia da 1,5 mm scende a 1,0 mm, una da 4 mm a 2,6 mm. Su un AISI 430 la perdita è solo del 17%, perché è meno resistente del 304.

Quanto guadagno sull'alluminio?
Dipende dalla lega. Su un 5754 H22, il più comune in carpenteria leggera, circa il 65% in più. Su un 6082 T6 strutturale solo il 25%. Il guadagno vale però finché resta dentro l'intervallo di regolazione del gioco lama e dell'apertura del pressore.

Perché sulla calandra il coefficiente è diverso?
Perché la geometria è fissa: la distanza tra i rulli non cambia con lo spessore, quindi il momento necessario cresce con il quadrato dello spessore invece che in modo lineare. Il coefficiente diventa la radice quadrata del rapporto tra le resistenze, e la penalizzazione sull'inox scende dal 35% al 19%.

Che macchina serve per tagliare 2 mm di inox?
Una dichiarata almeno 3 mm su acciaio dolce, perché 3 × 0,65 fa 1,95. In gamma significa salire alle ghigliottine idrauliche come la HST 1300 × 4, dichiarata 4 mm e quindi buona per 2,6 mm di 304 su 1.300 mm di lunghezza.

Il gioco tra le lame va cambiato in base al materiale?
Sì, ed è la regolazione che più incide sulla qualità del taglio. Indicativamente il 5% dello spessore sull'inox, l'8% sull'acciaio dolce, il 10% sull'alluminio. Un gioco troppo largo sull'inox lo fa incrudire prima della separazione e lascia una bava dura da sbavare a mano.

Quante tonnellate servono per piegare inox?
Un metro di AISI 304 da 2 mm su matrice V16 richiede circa 21 tonnellate, contro le 14,2 dello stesso spessore in acciaio dolce. La formula è 1,42 × Rm × spessore² diviso l'apertura della matrice, con il risultato in kN al metro.

Cosa vuol dire "non su tutta la lunghezza" sulle cesoie a leva?
Che lo spessore massimo dichiarato si ottiene mordendo un pezzo stretto, dove la leva ha il braccio più favorevole, e non lungo tutta la lama. Una HS 5 dà i suoi 4 mm su pochi centimetri, non sui 100 mm di lunghezza di taglio nominale.

Rame e ottone come si comportano?
Il rame ricotto sta attorno a 230 N/mm², quindi si comporta come un alluminio da carpenteria e consente circa il 70% di spessore in più dell'acciaio dolce. L'ottone CuZn37 semicrudo arriva invece a 400 N/mm² e vale esattamente quanto l'acciaio di riferimento, senza nessun guadagno.