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ENGLISH
28-12-2025 - Technologies and Production Systems - Plastic Deformation [EN]-[IT]
With this post, I would like to provide a brief instruction on the topic mentioned above
(lesson/article code: EX_LS_13)
Image created with artificial intelligence, the software used is Microsoft Copilot
Deformation processing Plastic
Image created with artificial intelligence, the software used is Napkin.ai
Plastic deformation processes are used to:
-Obtain a complex shape from a simpler piece by applying external forces using machinery that induces permanent plastic deformations
-Modify the geometry while maintaining a constant volume
-Exploit the material's yield strength, that is, overcome the stress required to ensure that the deformation persists even after the external forces are removed.
The typical crystalline structures of metallic materials
First, let's start by dividing materials into monocrystalline and polycrystalline.
We therefore divide the crystalline structures of metallic materials into monocrystalline and polycrystalline.
Monocrystalline Materials
Monocrystalline materials have a single crystal lattice, and it is oriented the same way throughout the material.
Polycrystalline Materials
These materials are made up of many grains (crystals), each with the same lattice but oriented differently.
In these cases, grain boundaries are structural discontinuities that strongly influence deformation, opposing the sliding of dislocations.
To better understand what has just been written, let's remember that a metallic material is made up of many mini-crystals called grains, each with its own orientation, and the point where two grains meet is called a grain boundary.
Ultimately, this means that grain boundaries make plastic deformation more difficult.
Lattice defects
Image created with artificial intelligence, the software used is Napkin.ai
Below is a list of the main lattice defects in crystals that determine plastic deformation:
-Dislocations (line defects)
-Grain boundaries (in polycrystalline crystals). As mentioned above, grain boundaries are important obstacles to the movement of dislocations.
Crystalline creep
Image created with artificial intelligence, Microsoft Copilot software used
Crystalline creep can be explained in the following ways:
- A rigid movement of one part of the crystal relative to another along specific planes and directions.
- It is the fundamental mechanism of plastic deformation in single crystals.
- It is facilitated by the presence of dislocations, which make the movement much simpler, reducing the force required for creep.
Work Hardening
Image created with artificial intelligence, software used: Grok
Work hardening is the progressive increase in a material's resistance to plastic deformation as it is deformed.
Work hardening is directly linked to dislocations; when a metal is deformed, the number of dislocations increases, according to the Frank–Read model.
Furthermore, it must be taken into account that the more dislocations there are, the greater the likelihood that they will interfere with each other, making their movement more difficult (consequently, greater forces are required to continue crystalline flow).
We can arrive at this final reasoning. The more a metal is deformed, the more dislocations will generate more obstacles, and consequently, the greater the resistance to deformation.
Effect of a smaller grain size on the mechanical properties of a metallic material
If a polycrystalline material has small and numerous grains, the number of grain boundaries increases, which act as obstacles to the movement of dislocations.
The consequences of all this are:
-hardness,
-yield strength
-tensile strength
Conclusions
We can conclude by saying that plastic deformation is one of the fundamental phenomena in the mechanics of metallic materials and is the underlying principle of all deformation forming processes. Typical parts made through plastic deformation include the sheet metal of car bodies, household appliances, and industrial panels.
Question
Among the leading scholars who have made fundamental contributions to plastic deformation is G. I. Taylor (1906–1990). Did you know that his studies explained how the movement of dislocations enables plastic deformation in metals?
Also worth mentioning are British scientist Sir Charles Frank and American scientist Thornton Read. Did you know that they explained how dislocations multiply under deformation, introducing the famous Frank–Read mechanism, which is the basis of work hardening?
ITALIAN
28-12-2025-Tecnologie e sistemi produttivi- Deformazione plastica [EN]-[IT]
Con questo post vorrei dare una breve istruzione a riguardo dell’argomento citato in oggetto
(codice lezione/articolo: EX_LS_13)
immagine creata con l’intelligenza artificiale, il software usato è Microsoft Copilot
La lavorazione di deformazione plastica
immagine creata con l’intelligenza artificiale, il software usato è Napkin.ai
Le lavorazioni di deformazione plastica servono a:
-Ottenere una forma complessa partendo da un pezzo di forma più semplice, applicando forze esterne tramite macchinari che inducono deformazioni plastiche permanenti
-Modificare la geometria mantenendo costante il volume
-Sfruttare lo snervamento del materiale, cioè superare la tensione necessaria a far sì che la deformazione rimanga anche dopo la rimozione delle forze esterne.
Le tipiche strutture cristalline dei materiali metallici
Innanzitutto partiamo dalla divisione dei materiali in monocristallini e policristallini.
Quindi le strutture cristalline dei materiali metallici li dividiamo in monocristallini e policristallini.
Materiali monocristallini
I materiali monocristallini possiedono un unico reticolo cristallino ed è orientato nello stesso modo in tutto il volume del materiale.
Materiali policristallini
Questi materiali sono costituiti da molti grani (cristalli) ciascuno con lo stesso reticolo ma orientato in modo diverso.
In questi casi i bordi di grano sono discontinuità strutturali che influenzano fortemente la deformazione, opponendosi allo scorrimento delle dislocazioni.
Per capire meglio quanto appena scritto, ricordiamo che un materiale metallico è formato da tanti mini-cristalli chiamati grani, ciascuno con il suo orientamento ed il punto in cui due grani si incontrano si chiama bordo di grano.
In definitiva significa che i bordi di grano rendono più difficile la deformazione plastica
I difetti reticolari
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Qui di seguito elenco i principali difetti reticolari nei cristalli che determinano la deformazione plastica:
-Dislocazioni (difetti di linea)
-Bordi di grano (nei policristallini). Come accennato prima i bordi di grano costituiscono ostacoli importanti al movimento delle dislocazioni.
Lo scorrimento cristallino
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Lo scorrimento cristallino può essere spiegato nei seguenti modi:
-Un movimento rigido di una parte del cristallo rispetto a un’altra lungo piani e direzioni ben precise.
-È il meccanismo fondamentale della deformazione plastica nei monocristalli.
-È facilitato dalla presenza delle dislocazioni, che rendono il movimento molto più semplice, riducendo la forza necessaria allo scorrimento.
L’incrudimento
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L'incrudimento è l’aumento progressivo della resistenza del materiale alla deformazione plastica man mano che il materiale stesso viene deformato.
L’incrudimento ha un legame diretto con le dislocazioni, quando un metallo viene deformato, le dislocazioni aumentano di numero, secondo il modello di Frank–Read.
Inoltre bisogna tenere conto che con più dislocazioni aumenta la probabilità che si ostacolino tra loro, rendendo più difficile il loro movimento (di conseguenza, servono forze maggiori per far continuare lo scorrimento cristallino).
Possiamo arrivare a questo ragionamento conclusivo. Più un metallo è deformato e ci saranno più dislocazioni che generano più ostacoli e di conseguenza avremo maggiore resistenza alla deformazione.
Effetto di una minore dimensione del grano sulle proprietà meccaniche di un materiale metallico
Se un materiale policristallino ha grani piccoli e numerosi aumenta il numero di bordi di grano, che fungono da ostacoli al movimento delle dislocazioni.
Le conseguenze a tutto questo sono:
-durezza,
-limite di snervamento
-resistenza a trazione
Conclusioni
Possiamo concludere dicendo che la deformazione plastica rappresenta uno dei fenomeni fondamentali nella meccanica dei materiali metallici e costituisce il principio alla base di tutti i processi di formatura per deformazione. Dei pezzi tipici realizzati tramite la deformazione plastica possono essere le lamiere delle carrozzerie auto, elettrodomestici e dei pannelli industriali.
Domanda
Tra i principali studiosi che hanno dato contributi fondamentali alla deformazione plastica abbiamo G. I. Taylor (1906–1990). Sapevate che i suoi studi hanno spiegato come il movimento delle dislocazioni renda possibile la deformazione plastica nei metalli?
Da menzionare anche il britannico Sir Charles Frank e lo statunitense Thornton Read. Sapevate che sono stati loro a spiegare come si moltiplicano le dislocazioni sotto deformazione, introducendo il celebre meccanismo di Frank–Read, che è alla base dell’incrudimento?
THE END