Tecnologia meccanica - Prima parte

Ingegneria assistita dal computer (CAE)

Il CAE (Ingegneria assistita dal computer) indica le applicazioni software che agevolano la risoluzione di problemi tecnologici tramite il calcolo numerico. Con il software CAE possiamo risolvere:

• Simulazioni analogiche e simulazioni digitali di circuiti elettronici.
• Calcolo di campi elettromagnetici.
• Calcolo statico e dinamico di strutture.

Strutture cristalline dei grani

I grani cristallini sono formati da strutture cristalline, le quali sono caratterizzate da una struttura reticolare ben definita. Essa può essere: Cubica, Cubica a corpo centrato (CCC), Cubica a facce centrate (CFC), ed Esagonale compatto. Queste ultime due sono molto simili fra di loro, la loro unica differenza è che risultano traslate di due piani.

Deformazione e comportamento del materiale

Nel momento in cui applico una forza al materiale, il reticolo cercherà di opporsi alle deformazioni grazie ai legami che si formano tra gli atomi che lo compongono. Se la forza esercitata sarà inferiore alla forza che lega gli atomi, quando la forza non è più applicata il reticolo tornerà alle sue condizioni di equilibrio originale (equilibrio stabile). La rottura del materiale invece avviene quando la forza esterna è maggiore della forza di legame degli atomi.

Il comportamento elastico del materiale risulta di tipo lineare. I materiali duri e fragili hanno la proprietà di avere un comportamento elastico breve e un carico di rottura abbastanza precoce. La deformazione plastica avviene quando al reticolo si ha una sollecitazione di taglio, si ha quindi uno scorrimento dei piani del reticolo cristallino. Quando arrivo a deformare il mio materiale plasticamente, ottengo una deformazione permanente (è sempre una deformazione stabile come quella iniziale).

Processo di solidificazione

Il processo di solidificazione è un processo nel quale il materiale da fuso inizia a solidificarsi. Il materiale però non si solidifica omogeneamente; la parte esterna inizierà prima questo processo. Qui, poco dopo la temperatura di fusione, inizia la fase di germinazione, nella quale si formano i primi reticoli cristallini. Poi abbiamo l’accrescimento del grano, che avviene in funzione della velocità di raffreddamento. Successivamente, si ha una distribuzione dei reticoli in modo non ordinato, perché il volume a disposizione è finito e quindi cercano di distribuirsi sull’intero volume. Infine, si ha la formazione del bordo grano, che rappresenta il confine tra un grano cristallano e quello adiacente, ed è qui che si formano i principali difetti.

Se la solidificazione avviene con una velocità di raffreddamento lenta, si dà tempo ai reticoli di distribuirsi ed essere più grossi. Se la velocità di raffreddamento è rapida, si otterranno grani molto più piccoli.