Costruzione di Macchine: riassunto del corso

Materiali nelle costruzioni meccaniche

Progettazione: Trasformare un'idea, finalizzata a soddisfare una necessità del mercato, in una serie di informazioni dettagliate che permettono di realizzare un prodotto.

Materiale: Molto importante e influenza le fasi della progettazione. Scegliere un materiale in funzione del costo, della scala del processo, delle sollecitazioni, dei collegamenti con altri componenti, ecc.

Il progettista lavora nella scala dei mm = 10^-3 m

Materiale duttile:

• Possono essere soggetti a grandi deformazioni senza generare fratture. Duttile = Resistente + Tenace

Materiale fragile:

• Arrivano a rottura anche con basse deformazioni. Solitamente hanno anche bassa resistenza agli urti. Es. vetro e acciai per molle.

Si distinguono 3 parti:

1. Zona elastica: σ = Eε È una zona lineare (retta).
2. Zona di snervamento
3. Zona plastica: Avviene una plasticizzazione. Se cessa il carico, dopo il ritorno elastico, avrò una deformazione permanente. Non è una zona lineare.

Il progettista lavora nella zona 1 cioè deve fare in modo che la tensione massima agente sul pezzo progettato sia minore della tensione di snervamento.

σ_max < σ_sn

Principali classi di materiali:

• Metalli e leghe metalliche: elevata rigidità, elevata resistenza
• Ceramica e vetri: elevata resistenza compressiva, fragilità
• Polimeri e elastomeri: bassi tempi di resistenza, resistenza a corrosione
• Compositi: leggeri, rigidi, resistenti, tenaci

Caratteristiche importanti per un progettista:

• Densità
• Punto di fusione
• Durezza
• Lavorabilità
• Modulo di Young
• Resistenza a trazione, resistenza a compressione

GHISA

Leghe Fe - C. 2% < C < 6,5%. Di solito 3% < C < 4,5%.

A seconda degli altri elementi disciolti si dividono:

• Ghise grigie: Fe (o Mn)
• Ghise bianche
• Ghise sferoidali

Si prestano molto bene alle lavorazioni per fusione, meno costose degli acciai. Buona lavorabilità alle macchine utensili, non buona saldabilità. Bassa resistenza

ACCIAIO

Leghe Fe - C. 0,03% < C < 1,9%. (Acciai dolci = Acciai duri)

In assenza di carburo e di Fe

Hanno E = 210.000 MPa ɣ = 7,85 kg/dm³.

Ultima resistenza meccanica molto variabile a seconda della composizione.

R_R = 200 MPa a 1250

Nel caso del diagramma -Ɛ non avremo la discesa ma la linea continuerà a salire fino a rottura.

AL

PROGETTAZIONE A RESISTENZA

• Significa garantire che l'oggetto considerato non si rompa sotto l'effetto dei carichi/sollecitazioni.

PROGETTAZIONE A RIGIDEZZA

• Significa garantire che l'oggetto considerato non si deformi oltre un certo limite sotto l'effetto dei carichi cui è sottoposto.

Ex:

F₂ F₁

F_F = ?

F = F₁ + F₂

Δl = ^F⁄_EA

Come notiamo l'allungamento AL e quindi la deformazione non dipendono dalla resistenza del materiale, ma dipendono dalla forza della sezione e del modulo di Young del materiale.

Nella progettazione a rigidezza è A di un metallo di elevata resistenza dato che l'allungamento

Conferiscono migliori caratteristiche e proprietà meccaniche. A lavoro finito.

Vediamo adesso come viene usato il diagramma di Haigh, supponiamo di avere uno stato di tensione.

1) _n = Cost -> C = AB _np

2) _nm = Cost -> C = ABC HP

3) R=Cost -> C = CP _p P

Quale scegliamo? NON c'è un modo univoco, dipende essenzialmente dal modo che ci avvicini al nostro caso. Se ad esempio durante tutto il funzionamento è presente (costante) allora possiamo optare per questo. Vedi il caso ad esempio della gru a bandiera o dei reduttori di vel

Nella realtà solitamente i carichi sono combinati (Al ex flessione l torsione), possiamo però distinguere in modo più semplice i comuni: 1) le tensioni principali variano su direzioni principali che, combina le loro componenti nelle direzioni principali (es. albero) alternata bili variazioni. 2) le tensioni principali variano in fasi ma le direzioni principali NON sono fisse nel tempo a causa di conseguenza con direzioni principali non collineanti con quelle principali dell' elementi alternati (ex. albero a flessione dell' albero da una coppia costante) Supponiamo di avere uno stato di tensione biaxiale: lungo due direzioni generiche che non necessariamente principal-x-y-m.

1) _vid = ^{(x₁ + y₂ + Z _xy + 3 x_y )}

Soltamente in un albero, sono presenti solamente flessione e torsione o flessione e taglio, ovvero Fx