Una lezione di meccanica

URTO

E’ una forza che consiste in un colpo violento e di breve durata

Un’auto che sbatte contro un albero, una martellata…

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Una lezione di meccanica …..

COSA FANNO GLI SFORZI? COSA FA IL MATERIALE?

Gli sforzi cercano di deformare il materiale, che oppone una certa resistenza

CHE COSA SUCCEDERA’ ?

SFORZO < RESISTENZA Il materiale non si deforma

SFORZO > RESISTENZA Il materiale si deforma

Ovviamente se lo sforzo è molto grande da non essere sopportato dal

materiale, questo si rompe.

Per poter progettare un pezzo è importante conoscere le proprietà dei

materiali. La conoscenza delle proprietà dei materiali ci permette in fase di

progettazione di scegliere il materiale idoneo a sopportare gli sforzi con cui

sarà sollecitato durante il suo impiego.

LE PROPRIETA’ DEI MATERIALI PROPRIETA’

PROPRIETA’

PROPRIETA’ TECNOLOGICHE

FISICHE

MECCANICHE LE PROPRIETA’ MECCANICHE

ci dicono in che modo un materiale resiste ai vari

Le proprietà meccaniche

sforzi ( se resiste poco o molto alla trazione, all’urto, alla flessione etc… ).

Dire “questo materiale è resistente” non ha significato, bisogna specificare a

quale sforzo è resistente.

Ad esempio:

il vetro è resistente ad una incisione superficiale (scalfitura) ma non

 all’urto. .

il cemento è resistente alla compressione ma non alla trazione



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Una lezione di meccanica …..

Proprietà meccaniche dei materiali

Un materiale, perciò, per effetto della forza ad esso applicata si deforma in

misura più o meno grande. Al cessare della forza il materiale può riprendere lo

stato originale (comportamento elastico) oppure rimanere deformato

(comportamento anelastico o plastico).

La sollecitazione alla quale può essere sottoposto un materiale durante

l'esercizio può essere di natura diversa (per esempio di trazione, di

compressione, di urto, di flessione, etc). La risposta del materiale a queste

sollecitazioni può essere diversa e può dipendere, ad esempio dalla

temperatura, delle condizioni ambientali, delle modalità di sollecitazione, etc

Le caratteristiche meccaniche dei materiali vengono determinate

sperimentalmente su appositi campioni (provini) e con apposite

apparecchiature.

I parametri che entrano in gioco nella misurazione sperimentale delle proprietà

meccaniche sono molteplici.

Ad esempio le dimensioni e la forma del provino incidono fortemente sul

risultato numerico e per avere risultati riproducibili è necessario standardizzare

cioè utilizzare provini di dimensione e forma ben definita. Anche le

apparecchiature devono essere standardizzate cosi come le modalità di

esecuzione delle prove.

Classificazione delle prove meccaniche

Una prova viene indicata con il termine distruttiva quando si conclude con la

rottura del provino del materiale in esame.

E' il caso della prova di trazione: il provino, fissato fra le due ganasce della

macchina , viene sottoposto a sforzo di trazione fino a pervenire alla rottura.

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Una lezione di meccanica …..

La prova di trazione consiste nel sottoporre un apposito provino ad un carico di

trazione applicato con una certa velocità, fino a provocarne la rottura.

Il vero scopo della prova é quello di determinare le caratteristiche di

resistenza, elasticità e deformabilità. La prova viene eseguita con un’apposita

macchina, che è in grado di registrare su un grafico la grandezza dei carichi e

degli allungamenti del provino preso in esame.

Le prove non distruttive, al contrario di quelle distruttive, non hanno il fine di

pervenire alla rottura del provino. Tali prove non alterano la forma, le

dimensioni, le proprietà e la struttura del materiale campione.

Resilienza:

Capacità del materiale di sopportare urti senza danni.

La prova di resilienza consiste nel rompere con un solo colpo, attraverso una

mazza a caduta pendolare, la provetta intagliata e opportunamente posizionata

sul pendolo di Charpy.

Oltre a determinare l’energia spesa per la rottura del provino, si possono

osservare e studiare le sezioni dei provini lungo l’intaglio per poter trarre delle

conclusioni riguardo la duttilità o fragilità del materiale.

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Tenacità:

E' la possibilità di sopportare carichi senza rompersi facilmente.

Un materiale tenace ha buona resistenza a trazione, buon allungamento e

buona resilienza (capacità di resistere agli urti), al contrario un materiale con

scarsa tenacità può portare ad una rottura di tipo fragile che si svolge nelle

seguenti fasi:

Innesco di una cricca cioè una rottura locale

 Propagazione della rottura (se il materiale è privo di tenacità la rottura



procede rapidamente e con un minimo dispendio di energia).

Durezza:

capacità del materiale di non farsi scalfire o penetrare da altri corpi.

La durezza può essere definita come una resistenza alle sollecitazioni di piccole

porzioni di materia che tendono ad essere spostate localmente.

La durezza è una proprietà del materiale e dipende dalle strutture cristalline e

dalla elasticità dello stesso. Nelle leghe metalliche la durezza aumenta ad

opera del possibile incrudimento.

L'incrudimento è una modifica strutturale del materiale, provocato da

lavorazioni meccaniche o da trattamenti termici.

Il materiale metallico risulta rafforzato in seguito ad una deformazione plastica

(deformazione delle fibre del materiale permanente) a freddo.

Spesso tale fenomeno è sfruttato per migliorare le caratteristiche del

materiale, come la durezza e la resistenza meccanica.

Le prove di durezza si eseguono con macchine provviste di penetratori con

forme diverse e con diverse metodologie.

Tra le prove di durezza, ricordiamo: durezza Brinell, Rockwell e Vickers.

La prova di durezza Brinell consiste nel premere una sfera di acciaio con

diametro D, sulla superficie del pezzo (o della provetta) con un carico di prova

F, per un prestabilito intervallo di tempo.

Si definisce durezza Brinell HB il rapporto fra il valore del carico F (Newton) e

l'area della superficie S della calotta d'impronta rilevata a carico tolto

(impronta elastica) misurata in mm 2

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Una lezione di meccanica …..

La prova di durezza Vickers consiste nel premere un penetratore a forma di

piramide retta a base quadrata sulla superficie del pezzo con un carico di prova

F, per un prestabilito intervallo di tempo.

Si definisce durezza Vickers HV il rapporto fra il valore del carico F (Newton)

e l'area della superficie S della piramide d'impronta rilevata a carico tolto

(impronta elastica) misurata in mm 2

.

La prova di durezza Rockwell è sostanzialmente diversa dalle prove Brinell e

Vickers.

Questa prova consiste nel premere, sulla superficie della provetta presa in

esame, un penetratore che può assumere forme differenti a seconda che si

tratti di durezza HRB o HRC.

HRC Il penetratore è un cono di diamante con un angolo di apertura pari

 a 120° e raggio di raccordo 0.2 mm

HRB Il penetratore è una sfera di metallo duro (carburo di tungsteno)

 del diametro di 1/16" (1,59 mm)

La differenza con le altre due prove sta nell'applicazione del carico che avviene

in TRE tempi.

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