Riassunto studi di fabbricazione

Studi di Fabbricazione (riassunto)

Errori di realizzazione

Sono divisi in due macro categorie

1. Errori Dimensionali: Deviazione delle dimensioni reali da quelle di disegno e

dipendono dalle tolleranze dimensionali.

2. Errori Geometrici: Deviazione della superficie reale da quella nominale.

2.1. Micro geometrici: Rugosità

2.2. Macro geometrici: Tolleranze Geometriche

Quotatura Funzionale

1. In Serie: utilizzata quando la distanza tra gli elementi hanno importanza

prevalente.

La somma degli errori di quotatura si ripercuote sul totale (se sbaglio uno,

 sbaglio tutti)

2. In Parallelo: Le quote di tutti gli elementi del pezzo hanno un’origine unica ed è

quella ritenuta più importante

Evita accumulo di errori



3. Mista: Conviene quando il pezzo presenta più elementi di riferimento

Trasferimento di Quota

E’ la sostituzione di una quota con un’altra senza alterare la geometria e

funzionalità dello stesso. Tolleranze

Dal momento che non è possibile costruire oggetti che abbiano le dimensioni

previste da disegno; si definisce SCOSTAMENTO la dimensione effettiva e

quella nominale

Tolleranza Dimensionale per alberi e fori : Rappresentazione del

massimo errore dimensionale permesso. (Il diametro effettivo deve cadere

all’interno della zona di tolleranza) N.B. per i FORI vale la stessa cosa, in questo

casi d => D (uso la maiuscola)

Errore Fondamentale: min {|es|, |ei|}

Dimensioni di massimo e minimo materiale

Massimo Materiale: Massime dimensioni del albero e minime dimensioni del

 foro.

Minimo Materiale: minime dimensioni del albero e massime del foro.

 Accoppiamenti (Gioco)

E’ la connessione di due elementi, (albero – foro).

Indicando con;

D = Dimensione minima del foro D = Dimensione massima del

min max

foro

d Dimensione minima del albero d Dimensione massima del

min = max =

albero

G = Gioco minimo G = Gioco massimo

min max

Un accoppiamento risulta con gioco quando la dimensione min del foro è

maggiore della dimensione massima del albero.

Accoppiamenti (Interferenza)

E’ la connessione di due elementi, (albero – foro).

Indicando con;

D = Dimensione minima del foro D = Dimensione massima del

min max

foro

d Dimensione minima del albero d Dimensione massima del

min = max =

albero

I = Interferenza minimo I = Interferenza massimo

min max

Un accoppiamento risulta con interferenza quando la dimensione min del

albero è maggiore della dimensione massima del foro.

Accoppiamento Incerto

Un accoppiamento risulta incerto se ho una parziale sovrapposizione dei campi

di tolleranza, e quindi passo da gioco ad interferenza.

Indicazioni tolleranze sui disegni: Quote Funzionali quelle la cui variazione

oltre i limiti di tolleranza pregiudica il funzionamento dell’organo in

considerazione. Tolleranze Geometriche

1. Forma: Stabiliscono il limite di variazione di una superficie rispetto alla forma

ideale.

2. Orientamento: stabiliscono i limiti di variazione di una superficie rispetto ad

uno o più elementi assunti come riferimento.

3. Posizione: limite di variazione di una superficie rispetto a una posizione ideale

di disegno.

4. Oscillazione: Limiti di una superficie rispetto ad una forma stabilita dal disegno

durante una rotazione del pezzo attorno ad un elemento di riferimento

N.B. Le tolleranze non associabili non si riferiscono ad altri elementi del pezzo

mentre le associabili si. Rugosità

Lo stato della superficie dopo aver subito un tipo di lavorazione, misurata in

“micron” [ µm ] e per calcolarla è utilizzato il rugosimetro.

Rugosità media aritmetica R [ µ

m ]:

a

¿ yi∨¿

N

R = 1 ∑

a ¿

N i=1

Rugosità media aritmetica secondo ISO R [ µ m ]: Non è altro che la

z

media aritmetica tra il 5 picchi più alti ed i 5 solchi più proffondi.

Dove y sono i picchi ed i y

ei ii

sono i solchi.

5 5

∑ ∑ ¿

yei+ yii∨¿

R = i=1 i=1

z 5

¿

Rugosità media Qudratica R [ µ m ]:

q

√ N

1 ∑

R = 2

y

q i

N i=1

Rugosità totale R [ µ

m ]: Poco indicativo essendo influenzato da singole

t

asperità accidentali

R = R – R = y – y

t p v max min

Indicazione della rugosità sui disegni

Caratteristiche dei materiali

Fisiche:

 Le più generiche

Tecnologiche:

 attitudine di un materiale a seconda del metodo di

lavorazione

Meccaniche:

 attitudine di un materiale a forze esterne

Prove

Prove sul materiale (Distruttive):

 Eseguita su provini per

scegliere il tipo di materiale

Prove sulla struttura:

 Non sempre distruttive eseguite su parti

reali o modelli per valutare in comportamento in esercizio.

Andamento e sollecitazione/tempo

Statico -> capacità di un materiale di resistere a

 forze statiche (resistenza alla deformazione).

Dinamica -> resilienza, forze applicate ad alta

 velocità.

Ciclica -> forza applicata in maniera periodica per

 valutare il comportamento alla fatica.

Prova di trazione

Consiste nel sottoporre un campiona di materiale ad un stato di tensione.

La lunghezza della provetta può variare a seconda

Materiale da testare

 Processo tecnologico con cui è stato prodotto il materiale

 Tipologia di componente da cui ho ricavato il provino

 Tensione e deformazione nominale

 È il rapporto tra la forza applicata e l’area iniziale della sezione della provetta:

F N

[ ]

R = A 2

mm

0

Con una deformazione nominale o ingegneristica (longitudinale)

l−l0 ∆l 2

= [mm ]

e = l0 l 0

e deformazione nominale trasversale

d−d 0 ∆ d 2

= [mm ]

e =

t d 0 d 0

Modulo di elasticità o di Young

Nella fase elastica le deformazioni che il corpo presenta sono proporzionali alle

forze espresso attraverso la legge di Hooke misura la rigidità del materiale.

R =tang∝[Gpa]

E = e Modulo di resilienza

Area sottesa dalla curva tensione/deformazione fino alla tensione di flusso

plastico Y.

Rappresenta l’energia specifica per unità di volume che il materiale può

assorbire deformandosi elasticamente.

Quindi più è elevato e più energia devo applicare al materiale per deformarlo

plasticamente

y N ]

E[

E =

e 2 3

m Nomenclatura

Duttilità:

 Capacità di deformarsi sotto carico prima di giungere a rottura.

Fragilità:

 Incapacità a deformarsi sotto carico e giungere ad improvvisa

rottura

Resilienza:

 Capacità di un materiale di resistere a sollecitazioni

impulsive.

Tenacità:

 Capacità di assorbire energia spendendola nella sua

deformazione.

Malleabilità:

 Capacità di subire grandi deformazioni plastiche senza

manifestare forti incrudimenti.

Incrudimento:

 Se si annulla il carico applicato dopo che il livello di

tensione ha superato la tensione di snervamento Y, la curva di tensione

deformazione segue una linea retta avente la stessa pendenza del tratto

elastico. Equazione di Hollomon

La curva di tensione deformazione reale viene approssimata:

K = Fattore resistenza n = coefficiente di incrudimento

L

∈=ln =ln (1−e) “Tensione di deformazione reale”

L0 “Hollomon”

n

∈

=K

σ Coefficiente di Poisson

Caratteristica propria di ciascun materiale che misura, in presenza di una

sollecitazione, monodirezionale longitudinale, il grado in cui il campione di

materiale si restringe o si dilata trasversalmente.

−ϵ trasversale

υ= ϵ longitudinale Velocità di deformazione

Indica la velocità alla quale è applicata una determinata deformazione ad un

campione materiale

Velocità di deformazione ingegneristico: N.B. v sta per la velocità del

 processo

ν

e= l0

Velocità di deformazione reale:

 v

=

ε [s ]

-1

l

All’aumento della velocità di deformazione il materiale mostra un

 comportamento sempre più elastico con un sensibile aumento del limite di

snervamento

L’effetto della velocità di deformazione sulla resistenza dei materiali può essere

 espresso:

∈

=C con C “fattore di resistenza” ed m “coefficiente di sensibilità dalla

m

σ

velocità di deformazione”

Prova di Compressione

L’attrito è un parametro fondamentale e può causare il fenomeno

dell’imbarilimento determinato dalla resistenza allo scorrimento sulle superficie

a contatto, il che può rendere difficile trovare la curva tensione-deformazione:

a) La sezione varia lungo l’altezza del campione

b) L’energia dissipata in attrito determina un incremento della forza necessaria

per la deformazione

c) È importante temere controllata la lubrificazione per avere deformazioni

uniformi

Velocità di deformazione ingegneristico: N.B. v sta per la velocità del

 processo

−ν

e= [s ]

-1

h 0

Velocità di deformazione reale:

 −v

=

ε [s ]

-1

h Prova di durezza

La durezza è la resistenza che un materiale pone alla sua penetrazione.

Brinell HB Consiste nel far penetrare una sfera di acciaio di diametro D con

 forza F (carico di prova)

Carico applicato per (10 – 15s)

 Scarico

 Esame dell’impronte

 2 0.102 F

kD

F = k “indica il tipo di materiale” HB = S

0.102

La prova può essere ripetuta solo tra indentazioni geometriche simili

 La larghezza dell’impronte permette di uniformare le differenze locali

 Poco sensibile alla rugosità

 La relativamente grande impronta rende spesso il particolare inutilizzabile

 Non utilizzabile su materiali troppo sottili

 Adatta per materiali teneri

 Vickers: simile alla prova Brinell eccetto per il penetratore che è un diamante.

 0.102 F F

= =0.1891

HV S 2

d

Il diamante permette di provare ogni tipo di materiale

 Dal punto di vista geometrico il confronto tra le impronte è più affidabile F/d

 Troppo sensibile allo stato superficiale del materiale che deve essere lucidato



 Rockwell HRB: Indica la penetrazione di una sfera o cono nel materiale.

1) Applicazione del precarico (10kg)

2) Applicazione carico di prova

3) Sottrazione del carico di prova

4) Lettura della penetrazione residua

HRB = 130 – 500 e

Rispetto alle precedenti è estremamente rapida e di lettura diretta

 Meno precisa delle altre

 Indentazione molto piccola

 Non posso usare la stessa scala per materiali diversi



 Knoop (HK):

Piramide a base romboidale

 L’impronta è molto piccola (occorre un microscopio)

 Prova la micro-durezza, si possono valutare i singoli cristalli del materiale

 La massa applicata può variare da 25g a 5kg

 Prova di tenacità all’urto (Charpy)

Impatto con una mazza alla estremità di un pendolo un provino

 Viene misurata l’energia assorbita nell’impatto

 U = MgH [J] “Energia posseduta dalla mazza”

L = Mg ( H – h ) [J] “Lavoro compiuto per rompere il provino”

L 2

K = [J/mm ]

S 0

La temperatura influisce molto nella tenacità all’urto, infatti presenta un brusco calo in

un intervallo di temperatura detto “temperatura di transizione”

Materiali Ferrosi

Leghe Ferro Carbonio

 Acciaio dolce (da 0.008 a 0.1% di C)

 Acciaio (da 0.1 a 2.11% di C)

 Ghisa (2.11 a 6.67% di C) può essere raffinata o rifusa.

 Acciaio: Lega di ferro e carbonio

 Non leganti: le loro qualità caratteristiche dipendono solo dalla quantità di

 carbonio presente

Leganti: Oltre al carbonio hanno altri elementi di lega in quantità tali da

 influire notevolmente sulle proprietà meccaniche e tecnologiche

Inossidabili: con nickel < 2.5%, >=2.5%

 Designazione UNI Acciai



1. Gruppo I: In base alle proprietà meccaniche

1.1. Simbolo Fe + [*] + carico di rottura + [**]

1.2. Simbolo Fe + [*] + E + carico di snervamento + [**]

* utilizzo (G per i getti)

** Simbolo chimico e/o trattamento termico

Fe G 450 TD (acciaio per getti con carico di rottura di 450, normalizzato)

 Fe E 350 Mn TD (acciaio con carico di snervamento di 350 al manganese,

 normalizzato)

2. Gruppo II.1: Acciai non leganti

2.1.C + percentuale di carbonio x 100 + indicazioni

C 10 TE (acciaio non legante co