Materiali e componenti per il design

HHHHHHHHH JJJJJJJJJJJJJ RESISTENZA ALLA TRAZIONE

Un corpo è sollecitato a trazione quando una forza applicata tende

ad allungarlo; il pezzo, prima di rompersi, si allunga in misura tanto

più notevole quanto più il materiale è plastico.

RESISTENZA ALLA COMPRESSIONE

Un corpo è sollecitato a compressione quando la forza applicata tende

ad accorciarlo; il pezzo siaccorcia invece di allungarsi.

RESISTENZA ALLA FLESSIONE

fi

Un corpo è sollecitato a flessione quando le forze applicate

A perpendicolarmente al suo asse tendono a crearlo.

RESISTENZA ALLA TORSIONE

Un corpo è sollecitato a torsione quando le forze applicate tendono a

A torcere le sue fibre.

RESISTENZA AL TAGLIO

Un corpo è sollecitato al taglio quando le forze applicate tendono a far

scorrere uno sull'altro due piani vicini.

Esempi: resistenza alle sollecitazioni

TRAZIONE: LAMPADA DA SOFFITTO

La catena (o filo) del lampadario è sottoposta a trazione.

COMPRESSIONE: PAVIMENTO

Le mattonelle del pavimento sono sottoposte a compressione

FLESSIONE: TRAMPOLINO

Il trampolino delle piscine è sottoposto a flessione

TORSIONE: CHIAVE Deformazione elastica e plastica

La chiave nella serratura è sottoposta a torsione

• DEFORMAZIONE ELASTICA

Rimuovendo il carico si torna alle condizioni iniziali

(si tratta di un’azione reversibile). Es. molla

• DEFORMAZIONE PLASTICA

Rimuovendo il carico non si torna alle condizioni

Materiali duttili e materiali fragili

iniziali (si tratta di un’azione irreversibile)

Duttilità: definisce la capacità del materiale di deformarsi in modo plastico sotto carico prima

di giungere a rottura.

Un materiale duttile presenta una fase plastica abbastanza grande rispetto a quella

elastica.

Nei materiali metallici la duttilità è legata al movimento delle dislocazioni. Nelle materie

plastiche, la deformazione plastica è legata allo scorrimento delle catene polimeriche.

Esempio di materiali duttili: gomma, ferro, alluminio, zinco, etc..

Fragilità: la fragilità è l’incapacità di un materiale di deformarsi sotto carico giungendo così

ad improvvisa rottura.

Nei materiali fragili, l’impossibilità degli atomi di scorrere provoca la rottura

catastrofica del materiale quando la forza applicata supera la forza di legame.

Quasi tutta la deformazione che i materiali subiscono prima di rompersi è di tipo elastico.

Esempio di materiali fragili: vetro, ceramica,materiali lapidei, etc.

T abella materiali duttili e materiali fragiliProprietà meccaniche

Comportamento meccanico di un materiale: curva sforzo-deformazione

sollecitazione e trazione

Un materiale può presentare un

comportamento ELASTICO o un

comportamento ELASTO-PLASTICO

Il motivo può essere ricondotto alla loro

struttura (stabilità degli atomi).

(Andamento tipico della curva sforzo-

deformazione di un materiale elastico.)

(Andamento tipico della curva sforzo-

deformazione di un materiale

elasto-plastico.)

tazzina di vetrorigidità

La rigidità di un materiale è correlata alla sua

capacità di subire deformazione in campo elastico.

Curve sforzo-deformazione di 3 materiali

a rigidità crescente.

resistenza

La resistenza di un materiale è legata alla sua

capacità di sopportare forze applicate senza

rompersi e senza deformarsi in modo permanente.

Curve sforzo-deformazione di 3 materiali

elasto-plastici a resistenza crescente.

duttilità

Deformabilità plastica (duttilità) La capacità di un

materiale di sopportare grandi deformazioni

plastiche senza rompersi.

Curve sforzo-deformazione di 3 materiali elastici

a resistenza crescente.

rottura

Curve sforzo-deformazione di materiali

a deformazione a rottura crescente.Comportamento elastico con basso modulo di elasticità

Comportamento di una palla di gomma.

Basso modulo di elasticità, tratto elastico trascurabile, ampio tratto plastico

Comportamento di una palla di plastilina (tenacità).

Comportamento elastico con elevato modulo di elasticità

proprietà tecnologiche

Comportamento di una palla di vetro (fragilità).

1. Saldabilità: attitudine che hanno più pezzi di uno stesso materiale ad unirsi sotto

l’azione del calore.

2. Duttilità: è la proprietà di un materiali di lasciarsi ridurre in fili sottili.

3. Malleabilità: proprietà di alcuni materiali di deformarsi permanentemente in forma di

lamine o lastre.

4. Fusibilità: capacità di un materiale di essere colato allo stato liquido dentro una

forma.

proprietà tecnologiche

speci che

CURVABILITÀ

Proprietà di assumere forme curve senza subire alterazioni

strutturali. (es. lamiere e legno)

FENDIBILITÀ

Attitudine a lasciarsi dividere in due parti con un cuneo.

(proprietà tipica del legno)

STAMPABILITÀ

È la proprietà della superficie di un materiale di ricevere

inchiostri. (es. rivista di giornale)

ATTITUDINE AL TAGLIO

Attitudine a lasciarsi lavorare con attrezzi da taglio

LUCIDABILITÀ

Capacità di un materiale di farsi levigare e lucidare

Il costo

in superficie.

Il costo non può essere definito come una

proprietà ma è un fattore da tenere in massima

considerazione.

(Relazione tra produzione annua e costo dei

principali materiali)

Il legno

LEZIONE 5 (lun 4 mar)

Quali sono le proprietà del legno?

Le proprietà del legno si suddividono in tre categorie:

● Proprietà chimico-fisiche

● Proprietà meccaniche

● Proprietà tecnologiche

Legno: materiale ecosostenibile

Materiale naturale che richiede basso contenuto di energia durante la fase di produzione,

ma anche in quanto elemento costruttivo biodegradabile e facilmente inseribile in un

processo di rigenerazione.

La lavorazione del legno è normalmente un processo che prevede un basso dispendio di

energia per essere portato a termine.

Forest Stewardship Council -FSC

Il Forest Stewardship Council è un'ONG internazionale

fi senza scopo di lucro. Il FSC ha dato vita ad un sistema

di certificazione forestale riconosciuto a livello internazionale.

La certificazione ha come scopo la corretta gestione

forestale e la tracciabilità dei prodotti derivati.

Proprietà sico-chimiche del legno

Proprietà generali del legno

MASSA VOLUMICA

La densità del legno è in genere inferiore a quella dell’acqua (generalmente un pezzo di

legno galleggia) varia da circa 1,3 g/cm3 (guaiaco) a 0,2 g/cm3 (balsa).

COLORE

È il colore caratteristico di ogni pianta, che può variare in funzione del suo stato (appena

tagliata oppure stagionata) e della provenienza.

RITIRO

È la diminuzione di volume alla quale il legno è soggetto a mano a mano che diminuisce

l’umidità in esso contenuta.

IGROSCOPICITÀ

È la capacità di assorbire l’umidità atmosferica.

CONDUCIBILITÀ

Il legno conduce male sia il calore sia l’elettricità, quindi è un ottimo isolante naturale (è

anche ottimo isolante acustico).

Proprietà meccaniche del legno

RESISTENZA (COMPRESSIONE/TRAZIONE/FLESSIONE)

Sono molto elevate se le sollecitazioni meccaniche sono esercitate in direzione parallela alle

fibre.

DUREZZA

È la resistenza a lasciarsi penetrare o tagliare da corpi appuntiti o taglienti (a seconda della

loro durezza, i legni si dividono in teneri e duri).

TENACITÀ

È la resistenza del legno agli urti

Proprietà tecnologiche del legno

LUCIDITÀ

È l’attitudine di un legno a lasciarsi lucidare. Questa proprietà è importante nell’industria dei

mobili

FENDIBILITÀ

È l’attitudine del legno a fendersi nel senso della lunghezza delle fibre, quando si usano un

cuneo o una scure

CURVABILITÀ

sottoposto. Schema

È la capacità del legno di conservare in modo permanente la deformazione cui è stato

della struttura del tronco

Schema della struttura del legno

Il tronco di un albero ha una struttura simile ad un

fascio di lunghissime cannucce da bibita (fibre),

unite saldamente tra loro da alcune sostanze coesive.

Queste fibre sono costituite da cellule cave con le

pareti costituite in gran parte di cellulosa (circa 60%),

la sostanza che conferisce al legno la resistenza

strutturale, (le catene di cellulosa sono disposte in

senso longitudinale) e da lignina (circa 30%) che

funge da collante naturale cementandole.

Alcune essenze del legno

Le xiloteche

Le xiloteche sono raccolte di campioni di legni utilizzati per l'identificazione botanica e lo

studio tecnologico dei legnami.

Classi cazione in base alle proprietà meccaniche

DURI (foglia larga – latifoglie caduche) DOLCI (o TENERI) (conifere o sempreverdi)

Quercia – faggio – teak – balsa - frassino Pino - betulla – pioppo – tiglio – abete - cedro

60 % 40%

fi fi

sono legni strutturali (da costruzione o

. nelle parti a vista dei mobili)

Legno tenero Pino

Proprietà: Legno resinoso, molto tenero di lunga

durata e molto resistente.

Impiego principale: costruzioni, pali, pavimenti,

mobili, pannellature in edilizia

Legno tenero Betulla

Proprietà: leggero / pieghevole

Impiego principale: compensati

(Posate in betulla usa e getta)

Legno tenero Abete

Proprietà: può essere per varietà, bianco,

rosso e si lavora facilmente

Impiego principale: costruzioni

(T avola armonica di violino in abete rosso di

altissima qualità essiccato all’aria per 10 anni).Legno tenero Cedro

E’ una varietà molto aromatica.

Nella tradizione è usato per le grucce per prevenire

le tarme e matite in quanto ha un sapore sgradevole

e resiste allo scheggiamento.

E’ il più resistente alla decomposizione fra tutti

i legni teneri.

E’ il più costoso fra i legni teneri.

Legno duro Faggio

Il faggio è resistente e duro.

A causa della fibra breve tende a spaccarsi sotto

tensione e non è quindi adatto a usi strutturali.

Si presta bene all’incurvamento (dopo essere stato

sottoposto all’azione del vapore).

E’ uno dei più utilizzati.

(“Wooden Chair” di Marc Newson.

Seduta in faggio curvato, Cappellini).

Legno duro Frassino

Duro, elastico e resiliente. Tradizionalmente veniva

usa