Appunti corso costruzione macchine

Costruzione di modèle

• Materiali per le costruzioni meccaniche

La scelta del materiale è molto influenzata da numerosi fattori:

1. del costo;
2. delle sollecitazioni cui deve essere sottoposto;
3. dei collegamenti con altri componenti;
4. della scelta del processo tecnologico;
5. delle prescrizioni relative alle dimensioni del prodotto;
6. questo realizza un componente con materiale adatto;

Divisione dei materiali in base al comportamento:

1. Materiali duttili: possono essere soggetti a grandi deformazioni cui non segue generare fratture; a questa categoria appartengono gli acciai e carbonaio;
2. Materiali fragili: arrivano a rottura senza deformazione plastica e quando delute hanno elevata resistenza agli urti;

Prova di trazione su un materiale → Rottoli di Charpy

Le principali classi di materiali sono rappresentate da:

1. Metalli e leghe metalliche;
2. Ceramiche e vetri;
3. Compositi;
4. Legni;
5. Polimeri ed elastomeri;

1. Materiali metallici:
   • Hanno media/elevata rigidezza;
   • Conduttano calore ed elettricità;
   • Possono e sono utilizzati;
   • Sono duttili;
2. Ceramiche e vetri:
   • Sono fragili;
   • Elevata durezza;

- Elevata resistenza ad urti ed alte temperature.

- La resistenza a trazione è molto più buona rispetto a quella in compressione.

3) Polimeri ed elastomeri:

• Buono costo;
• Proprietà meccaniche scarse;
• Ottimo rapporto resistenza/peso;
• Creep a elevate temperature;
• Resistenti a corrosione;

4) Compositi:

• Hanno aspetti rigidi e resistenti;
• Possono essere toug;
• Problemi per lo smaltimento;
• Progettati in funzione dell'applicazione;
• Hanno retraenti non costanti;
• Problemi per lo smaltimento;

Ogni materiale è caratterizzato dalla propria caratteristica determinato da prove ufficiali.

Ghise:

Sono leghe ferro-carbonio con percentuale di carbonio compresa tra 2% < C < 6,5% ma solitamente tra 2,5% < C < 4,5%.

Le proprietà dipendono molto dalla percentuale di C. Si distinguono in:

• Ghisa bianca → C combinato con Fe nelle cementiti;
• "grigia";
• "sferoidale" → da ghise è soluzione di grafiti;

Leghe leggere:

• L'alluminio è l'elemento più presente in natura.
• È contraddistinto da una densità ≃⅓ di quella degli acciai ed è molto meno rigido non lontano da ⅓ di quella dell'acciaio.
  • E = 72.000 MPa
  • ρ = 2.800 Kg/m³
• Ha un buon rapporto resistenza/peso.
• Buona conducibilità termica.
• Saldatura più costosa (in atmosfera inerte).
• Costo di produzione maggiore.
• Elevata solubilità.
• Si pone da curve σE = 70 ÷ 100 MPa fino a σR= 500MPa.
• Per le leghe di Effel molto superiori rispetto ai σR=2.500MPa dell'acciaio.

In conclusione è usato per le leghe leggere, è facilmente lavorabile, funivi e estrusione, forgiatura con ottima resa estetica.

Vantaggi:

• Peso
• Lavorabilità
• Resistente all'ossidazione

Svantaggi:

• Costo elevato
• Resistenza ridotta rispetto all'acciaio

Leghe di Magnesio:

Molto leggero ρ=1.800 Kg/m³ con una resistenza a rottura σR=200 ÷ 300 MPa. Ha un buon rapporto resistenza interna.

Progettazione in presenza di carichi statici:

Coefficiente di sicurezza Cs = Resistenza del materiale Tensione di esercizio ≥1

Quando un ufficio tecnico meccanico redige un progetto: - verifica se non si rompe ➝ Resistenza - verifica ancora prima se non si deforma in maniera economica ➝ Rigidità

Il Cs è un numero che in fase di progettazione risulta molto utile perché, altresì dimostrando il progetto non corretto, il materiale è comunque soggetto a rotture / deformazione. Con il Cs si prende un certo margine di sicurezza.

Questo valore normalmente deve essere maggiore di 1. Il suo valore può ordinare da circa 1,1÷1,2 (come per esempio nelle molle in cui non esistono carichi accidentali) fino a 10÷15 (come negli impianti a fumi come fumiivi). Ci sono specifiche normative che impongono un certo valore del Cs, ma solamente per particolari applicazioni.

Con “Resistenza del materiale” ci si può riferire sia a quella di snervamento, sia a quella di rottura. Molto spesso si ricorre all’utilizzo delle “Snervamento” in modo tale da far lavorare il materiale sotto la sua tensione di snervamento.

σ_amm = σ_sn Cs

σ_amm = σ_r Cs

Il concetto sopra è da qualche né le curve di è contenuta nelle prove di Tresca se stessa essenza non è responsabile del cedimento in tutte le altre possibili condizioni di carico.

Criterio di Tresca:

È quello detto delle max tensione tangenziale. Dato una generico sistema soggetto ad un generico stato di tensione se presente la origine quando le massima tensione tangenziale raggiunge le massimo tensione tangenziale presente il punto a toccare nel momento in cui è inizio lo movimento. → Vale per materiali duttili (acciaio)

Se è un generico soggetto a torsione:

• 1. In questo caso producendo una geometria naturale al fornice le sole seria naturale
  2. Φ Prende invece una geometria inclinato alla de eucle tensione tangenziale. Le max Tensione Tangenziale si erra per una geometria inclinato di 45°.

Perciò il criterio è resistenza unono unito per preocchio è inizio delle movimento. Questi non possono causa unuto le due delle fase di movimento (NON UTILIZZABILE IN CAMPO PLASTICO)

Vengono unote per materiali duttili e non vole per i materiali fragili.

Cerchio di Mohr:

È una rappresentazione grafica molto utile per lo studio degli stati di sollecitazione.

Per qualunque valore assunto a σ₃ non mi sposterò mai da A come limite dello spostamento perché:

σ_sn = σ₃, σ_sn = σ₃ ⇒ Pon A ho ancora spostamento A.

Ponendo poi, traccio una retta ⊥ ad σ passante per A:

All'interno dell'area non ho spostamento.

Se σ₃ = σ_sn e σ₁ ≠ 0 allora individuo un altro punto B.

Se σ₃ = 0, allora σ₁ = σ_sn al max. Quando σ₃ < 0, allora σ_sn = σ₁ − (−σ₃) = σ₁ + σ₃.

In particolare, quando σ₃ = −σ₁, allora trovo un altro punto nel piano σ₁ − σ₃.

Ripetendo il ragionamento per tutti i quadranti, si ottiene un esagono che mi dice le zone entro le quali ho spostamento.

Esiste perché un certo difformura tra i 2 risultati. In particolare, almeno detta in procedura, che Traxo, i fini parallelteto mo calio leod TRESCA diolied, e permi questo e une porta di controldiscia. Suppore che 0Sives 500 MPa, perció Traxo mi dice che nave allo auciramonto mostra VICI diio che amens non le nova. Questo te ni che TRESCA mii veromenne più cautelativo.

Esercizio:

• P = 1500 N
• CLS
• OR = 58 MPa
• GSn = 505 MPa

Punto più carico è il punto A dell'incordo.

Il foglio è risoporabile niù per e mallertoire, der per le deformazioni.

Tratto AB