Tecnologia meccanica pag. 12-20

Lezione del 04/10/12

Riassumendo

Abbiamo visto la rugosità, dicendo che le misure sono fatte su una sezione di superficie, indicando i parametri più importanti: R , R e R . Abbiamo anche visto le tolleranze che sono associate a quell'incertezza di misura. Nell'ultimo grafico mostrato, viene evidenziato come le lavorazioni producenti buona finitura presentino bassi livelli di incertezza, ovvero bassa incertezza dimensionale.

Prova di trazione

Vediamo ora una delle prove che vengono effettuate sui materiali per verificare che le proprietà finali soddisfino le specifiche tecniche richieste. Quella che prendiamo in considerazione ora è la prova di trazione.

Attributi funzionali dei manufatti

Perché è necessario eseguire le prove meccaniche?

Per rispondere a questa domanda, introduciamo il concetto di attributi funzionali. Gli attributi funzionali sono parametri che danno un certo valore economico al prodotto; a noi interessano quelli meccanici e per verificare la presenza di tali attributi nel prodotto realizzato si effettuano le prove meccaniche. Per soddisfare tali esigenze per un progettista è fondamentale la scelta del materiale, il quale influenzerà le modalità dei processi produttivi. Inoltre i processi produttivi possono modificare le proprietà meccaniche dei materiali che quindi vanno scelti, insieme ai parametri degli stessi processi produttivi, affinché il materiale in lavorazione assuma le proprietà desiderate quando diventa prodotto finito.

Le prove meccaniche possono essere eseguite su materiali grezzi, ma anche su campioni di prodotto finito, quindi a valle del processo produttivo per accertarsi che quegli attributi funzionali siano effettivamente soddisfatti. Le prove sui grezzi sono utili per conoscere quali potrebbero essere gli sforzi applicabili con le attrezzature o quali sono i macchinari corretti per eseguire le lavorazioni. Generalmente abbiamo a che fare con "prove meccaniche standard" ma a seconda del processo produttivo sono affiancabili con prove meccaniche tecnologiche.

Tipi di prove meccaniche

• Prova di trazione
• Di compressione
• Di torsione
• Di durezza

Le sollecitazioni agenti su una porzione di materiale sono di tre tipi, ovvero di trazione, di compressione e di torsione (o di taglio); tali sforzi sono applicabili in modo statico o in modo dinamico. Le prove vengono effettuate in base alle condizioni di esercizio previste per l'impiego dell'organo meccanico. Tanto per fare un esempio, le pale di turbina per un motore a reazione operano ad elevate temperature quindi una prova di trazione per queste pale deve essere eseguita nelle condizioni di impiego delle stesse, quindi ad alte temperature.

I risultati di una prova meccanica dipendono da come la prova stessa viene eseguita, quindi dalla scelta della velocità di carico, dalle dimensioni del campione, le condizioni operative di temperatura e pressione, ecc. Per poter confrontare prove eseguite in diversi laboratori è necessario seguire determinate normative. Quindi per la prova di trazione avremo norme molto specifiche per provini circolari e rettangolari, ma anche per materiali metallici e polimerici, tanto per fare degli esempi.

Macchina di prova

Vediamo ora la prova di trazione in dettaglio: la macchina impiegata per la prova viene semplicemente chiamata macchina di prova. Lo schema della macchina è il seguente: la macchina è sostanzialmente una pressa che può applicare uno sforzo di trazione o di compressione. Un particolare importante su queste macchine è che i loro organi meccanici possono essere soggetti a carichi statici o dinamici. Le prove di trazione e di compressione sono effettuate con carichi statici. Due elementi caratteristici sono il carico massimo applicabile e la frequenza con cui può variare il carico stesso. Il provino scelto per la prova presenta una sezione trasversale ridotta che si trova nella zona centrale e due sezioni trasversali più ampie dove il campione viene afferrato proprio per assicurarsi che la rottura avvenga al centro. Si può notare che la piastra inferiore è fissa, mentre quella superiore è mobile e alzandola si può misurare l'allungamento subito dal provino. Tuttavia si va incontro ad un errore che può essere molto rilevante perché si deformano anche gli organi meccanici della macchina incidendo così nella misura dell'allungamento del provino. La macchina è più rigida del...