Risposte domande esame Tecnologia meccanica

Tecnologia meccanica

Domande base da sapere a prescindere

1) Nel processo per portare sul mercato un nuovo prodotto, in cosa consiste la fase di progettazione concettuale?

La progettazione concettuale è la fase in cui il prodotto viene progettato a grandi linee, in modo che possa soddisfare le specifiche e le richieste dei clienti: si definiscono le funzioni, i materiali, i requisiti e i principi di funzionamento, senza però entrare nei dettagli costruttivi. Non sono necessari disegni dettagliati ma schemi che illustrano le componenti principali. È la fase più creativa del processo.

2) Cos’è l’industrializzazione (o ingegnerizzazione) di un prodotto?

L’ingegnerizzazione di un prodotto è il processo che trasforma l’idea o un prototipo in un prodotto pronto per la produzione. Questo include attività come la definizione del prodotto da realizzare e i suoi elementi principali, la progettazione concettuale, di dettaglio, la definizione del processo produttivo e l’allestimento della linea di produzione. Non comprende la fase di produzione, la quale inizia solo una volta conclusa l’ingegnerizzazione.

3) Quali sono i motivi che di solito impongono di fissare tolleranze geometriche nei progetti?

Affinché un componente funzioni regolarmente una volta accoppiato ad altri, oltre alle tolleranze dimensionali, è necessario fissare ulteriori restrizioni sulla posizione delle caratteristiche geometriche, ad esempio concentricità, planarità e parallelismo: queste indicazioni sono fornite dal metodo GD&T. Con assemblaggi funzionali, prodotti multi-parte o parti con funzionalità complesse, è fondamentale che tutti i componenti funzionino bene insieme. Tutti i particolari rilevanti devono essere specificati in modo che l'impatto sul processo di fabbricazione sia ridotto al minimo, continuando a garantire la funzionalità. Stringere le tolleranze di un fattore due può aumentare i costi a causa dei più alti tassi di rigetto e delle modifiche relative alle attrezzature. Il sistema GD&T consente di ottimizzare la funzionalità senza aumentare i costi, considerando buoni componenti perfettamente funzionali che verrebbero scartati se venisse utilizzato il metodo tradizionale per fissare tolleranze e dimensioni.

4) Che cosa si intende dicendo di voler produrre un componente “net-shape” o “near net-shape”?

Processi che creano un prodotto con le dimensioni e le tolleranze finali, riducendo o “net-shape” si riferisce a eliminando la necessità di lavorazioni successive di finitura come la fresatura o la tornitura. I vantaggi sono: lo spreco ridotto di materiale e meno passaggi di produzione, che si traducono in costi inferiori, soprattutto per grandi volumi di produzione. “Near net-shape” si riferisce a processi che creano un prodotto vicino alla forma finale, ma che richiedono una lavorazione di finitura per raggiungere le tolleranze precise. Per esempio un processo che produce un semilavorato che deve poi essere lavorato. Lo svantaggio è che è necessaria una lavorazione in più per completare il pezzo, di conseguenza il costo è generalmente maggiore.

5) Che cos’è l’accuratezza di uno strumento di misura?

L’accuratezza di uno strumento di misura esprime quanto i valori misurati con lo strumento si avvicinano al valore vero della grandezza da misurare; poiché il valore vero è sconosciuto, l’errore può essere stabilito usando un riferimento o standard. Più lo strumento è accurato, minore sarà l’errore sistematico e più il risultato sarà esatto.

6) Dal momento che il valore vero di una dimensione è sempre sconosciuto, come si valuta l’accuratezza di uno strumento di misura?

L’accuratezza di una misura si valuta confrontando il suo risultato con un valore di riferimento convenzionalmente vero, ottenuto da un campione calibrato. Poiché il valore vero è sconosciuto, si calcola l’errore sistematico, cioè la differenza tra la media delle misure e il valore vero, e l’incertezza, che rappresenta l’intervallo di valori entro cui probabilmente si trova il valore reale. L’accuratezza si può esprimere in percentuale tramite il rapporto tra l'errore sistematico e il valore di riferimento. Ad esempio, se una bilancia standard dovrebbe indicare 100 grammi, ma indica in media 99,99 grammi, possiamo considerarla altamente accurata, con un errore sistematico di 0.01 g. L’accuratezza è calcolata così: (0.01/100)*100%=0.01%. Se il valore vero non fosse noto, non si potrebbe valutare l’accuratezza di uno strumento.

7) Che cos’è la precisione di uno strumento di misura?

La precisione è il grado di ripetibilità delle misure, ovvero il loro grado di dispersione. Uno strumento preciso fornisce risultati simili tra di loro mostrando una bassa dispersione dei valori attorno alla loro media.

8) Che cos’è la sensibilità (o risoluzione) di uno strumento di misura?

È il più piccolo intervallo che produce una variazione nell’output, è opportuno che sia elevata nel caso siano richieste misure precise. Nel caso di strumenti digitali si parla di risoluzione, ad esempio, un righello millimetrato ha la sensibilità di 1 mm, poiché è la più piccola divisione visibile.

9) Quando è importante la velocità di risposta di uno strumento di misura?

La velocità di misura, intesa come tempo che intercorre per effettuare la misura, è fondamentale quando si misurano fenomeni dinamici o transitori, che variano rapidamente. Infatti, un tempo di risposta più breve permette di cogliere le variazioni in tempo reale. È fondamentale nei settori come l’elettronica, l’informatica, ma anche nel controllo dei processi industriali.

10) Qual è la principale fonte di errori sistematici nelle misure dimensionali?

Oltre agli errori dello strumento, le fonti principali di errori sistematici sono le variazioni di temperatura. Infatti, se le tolleranze sono strette, la temperatura del componente da misurare deve essere uniforme e nota, in modo tale da compensare le dilatazioni termiche. È preferibile effettuare la misura in ambienti a temperatura controllata dopo aver garantito il raggiungimento di una temperatura uniforme nello strumento.

11) Perché gli errori sistematici di misura sono preferibili a quelli casuali?

Gli errori sistematici sono “preferibili” poiché possono essere identificabili, corretti o almeno limitati, mentre gli errori casuali sono imprevedibili ed inevitabili, spesso causati da errori umani e/o da fonti quali polveri o ruggine.

12) Come si chiama questo strumento? A che cosa serve?

Questo è un comparatore e serve a misurare con precisione lo spostamento lineare di un oggetto, confrontando le sue dimensioni con un valore di riferimento o rilevando differenze tra più pezzi. Verifica parametri come planarità, perpendicolarità, parallelismo, cilindricità o deformazione di componenti.

13) Un calibro a corsoio analogico, di norma, a che sensibilità arriva, grazie al nonio? E se non fosse presente il nonio?

Un calibro a corsoio analogico, con il nonio ha una sensibilità che arriva a 0.05 mm, senza il nonio la scala principale è graduata in millimetri, limitando la precisione a 1 mm.

14) Un micrometro, di norma, a che sensibilità arriva, grazie al nonio? E se non fosse presente il nonio?

Il micrometro con il nonio ha una sensibilità di 1/100 di millimetro, 0.01 mm, mentre se non avesse il nonio si ridurrebbe a 0.5 mm.

15) Indicare pro e contro delle macchine di misura a mensola rispetto a quelle a portale.

I vantaggi delle macchine a mensola, o a sbalzo, sono la maggiore economicità e velocità e un più agevole accesso al volume di lavoro che permette un più rapido posizionamento e rimozione del pezzo da misurare. Nonostante ciò, sono meno rigide e meno precise su pezzi grandi. Le macchine di misura a portale invece sono più rigide e accurate, però sono molto costose e ingombranti.

16) Per calcolare i parametri di rugosità si esegue un filtraggio del profilo. Qual è lo scopo del filtraggio?

Lo scopo del filtraggio è la depurazione del profilo di una superficie dalle irregolarità di grande scala, in modo tale da isolare ed analizzare esclusivamente le caratteristiche superficiali che definiscono la rugosità. Anche se gli andamenti di ondulazione e rugosità non sono periodici, nelle operazioni di filtraggio si assume sempre che rugosità e ondulazione sono date da combinazioni lineari di sinusoidi, poiché il filtraggio di sinusoidi è molto semplice, mediante la trasformata di Fourier.

17) Perché la modalità di esecuzione delle più comuni prove meccaniche è fissata dalla normativa?

I risultati di una prova meccanica dipendono da come la prova stessa viene eseguita, quindi dalla scelta della velocità del carico, dalle dimensioni del campione, dalle condizioni operative di temperatura e pressione, ecc. Per poter confrontare prove eseguite in diversi laboratori, è necessario seguire determinate normative per garantire ripetibilità, confrontabilità e affidabilità del risultati tra diversi laboratori.

18) Quando un materiale si può considerare resistente (in altri termini, quale parametro definisce la resistenza di un materiale)?

La resistenza è in relazione con la tensione che un materiale è in grado di sopportare, quindi ha un’elevata tensione di snervamento o rottura.

19) Quando un materiale si può considerare rigido (in altri termini, quale parametro definisce la rigidezza di un materiale)?

Un materiale è tanto più rigido quanto più alto è il rapporto della tensione sulla deformazione quando il materiale ha comportamento elastico. In altre parole, un materiale è tanto più rigido quanto più è alto il suo modulo elastico, o modulo di Young.

20) Quando un materiale si può considerare duttile (in altri termini, quale parametro definisce la duttilità di un materiale)?

Un materiale è tanto più duttile quanto maggiore è la deformazione plastica prima della rottura, a livello pratico la duttilità del materiale è valutata prendendo in considerazione l'allungamento del provino fino alla rottura o anche mediante la riduzione percentuale dell’area resistente in corrispondenza della strizione.

21) Quando un materiale si può considerare tenace (in altri termini, quale parametro definisce la tenacità di un materiale)?

La tenacità è data dal prodotto tra tensione e deformazione, in pratica è l’area sotto la curva tensione-deformazione, che si traduce con una grande energia assorbita prima della rottura.

22) Quali tra i seguenti parametri dipendono dal livello di incrudimento del materiale (sottolineare quelli che hanno tale dipendenza)?

Modulo elastico, tensione di snervamento, allungamento a rottura, tenacità, durezza. Dipendono: tensione di snervamento, tensione di rottura, allungamento a rottura, tenacità, durezza. Non dipende: modulo elastico.

23) Quando si dice che un ambiente sia sottoposto a pressione idrostatica?

Un ambiente è sottoposto a pressione idrostatica quando si trova immerso in un fluido in quiete, gas o liquido, che esercita una forza per unità di superficie normale ad essa. Praticamente è la forza che il peso del fluido esercita sui corpi che lo contengono o vi sono immersi. Questa pressione aumenta all’aumentare della profondità e dipende sia dalla densità del fluido che dall’altezza del fluido sopra al punto considerato.

24) Qual è la principale causa del barreling nella prova di compressione?

L’attrito tra il provino e i piatti di compressione, che genera tensioni di trazione sulla superficie e si formano fratture se il materiale ha una duttilità limitata.

25) La prova di durezza fornisce informazioni su quale caratteristica del materiale ricavabile dalla prova di trazione?

La prova di durezza fornisce informazioni sulla resistenza meccanica: più un materiale è duro, più è resistente.

26) Perché l’impronta della prova di durezza deve essere piccola rispetto al pezzo testato?

In modo tale da non compromettere le funzionalità del blocco di materiale, infatti la prova di durezza è “non distruttiva”, cioè che danneggia localmente il materiale che però rimane