Prove Meccaniche sui materiali metallici Per sottoporre un

Prove Meccaniche sui materiali metallici Per sottoporre un materiale a una prova meccanica di resistenza, si preleva un campione dal materiale stesso, detto PROVINO. Esso viene sottoposto ad una serie di operazioni per testarne la resistenza, tali operazioni portano alla distruzione del provino, tali operazioni prendono il nome di PROVE DISTRUTTIVE. Provino Materiale Distruzione del provino Risultati di resistenza

Resistenza a Trazione Modulo di Elasticità (E) Carico di Snervamento Carico di Rottura

Modulo di Elasticità (E) Durante la prima parte della prova a trazione, il PROVINO, si deforma proporzionalmente, cioè ad un determinato carico applicato corrisponde la deformazione (allungamento) del pezzo Forza (F) Quindi secondo la legge di Hooke, le deformazioni risultato proporzionali alle sollecitazioni (carichi) E = s/e s=sollecitazioni e=deformazioni

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Per ogni materiale il campo elastico è il rapporto tra le sollecitazioni (s) e gli allungamenti. Tale valore viene indicato dalla lettera E , e si chiama Modulo di Elasticità o Modulo di Yang Materiali E (N/mm²) Acciaio 210000 Calcestruzzo 20000 Rame 110000 Piombo 14000 Ghisa 100000 Legno 14000 Alluminio 74000

Diagramma Sollecitazioni/Deformazioni Carico in N Allungamenti in mm

Carico di snervamento Rs (ss) N/mm² Il carico di snervamento , rappresenta la sollecitazione dove le deformazioni cominciano ad essere permanenti e non scompaiono al cessare delle sollecitazioni Pezzo sotto il limite di snervamento Pezzo oltre il limite di snervamento

Carico di Rottura R (sr) N/mm² Il carico di rottura , rappresenta il massimo valore di resistenza del materiale, superato tale valore il provino subisce una notevole diminuzione di sezione (di diametro) fino raggiungere la rottura del provino stesso. Diminuzione di sezione

La Resilienza La tenacità, è l’attitudine di un materiale a resistere a sollecitazioni dinamiche posso essere gli urti. Il metodo più semplice per misurare tale proprietà meccanica è la prova di Resilienza L’urto tra due autovettura, prova la resilienza dei materiali di cui sono composte le vetture.

Se l’urto viene assorbito dalla deformazione del corpo, si dice che il materiale presenta un altro grado di resilienza Se l’urto non viene assorbito dalla deformazione del corpo e manifesta una certa fragilità, si dice che il materiale presenta un basso grado di resilienza.

Il grado di resilienza si ottiene posizionando un provino intagliato a V o a U, onde per facilitare la rottura, tra gli appoggi paralleli di una macchina chiamata PENDOLO di CHARPY

Conoscendo la massa del pendolo e la differenza tra l’altezza iniziale (H) e quella finale (h), si calcola l’energia assorbita dal provino per spezzarsi, essa può essere letta nel quadrante della macchina. L’indice di resilienza si specifica con la lettera K.

Resistenza alla Fatica I materiali solitamente vengono sottoposti a sollecitazioni variabili dinamiche e cicliche (dinamiche significa in movimento, cicliche significa che si ripetono)

La rottura per fatica , si innesca solitamente da un punto che può essere un intaglio, o con difetti del materiale Quando tale rottura detta cricca, si è originata, si propaga rapidamente nel resto del pezzo, portandolo rapidamente alla rottura cricca

Esempio di rottura a fatica 6000 giri/min = 2160000 giri dopo 6 ore L’albero tende a flettere a causa del peso dell’ingranaggio centrale La parte rossa dell’albero tende a comprimersi mentre la parte blu tende a tendersi Ogni mezzo giro dell’albero le fibre compresse (parte rossa) tende a distendersi e viceversa Se l’albero fa in totale 2160000 giri in 6 ore e ogni mezzo giro le fibre cambiano sollecitazione, l’albero sarà sollecitato 4320000 volte in 6 ore

Per migliorare la resistenza alla fatica di un materiale: - Composizione del materiale - Progettazione in modo da evitare brusche variazioni di sezione - Buon grado di finitura superficiale (bassa rugosità superficiale)

Carico di Sicurezza Indicando con n un grado di sicurezza , il carico unitario di sicurezza sarà: ss = sr n ss = Carico unitario di sicurezza sr = Carico di rottura del materiale n = grado di sicurezza

Tabella dei carichi di rottura e grado di sicurezza di alcuni materiali Materiale Carico di rottura (sr) Materiale Grado di sicurezza Acciaio dolce 400 -600 Ferro e Acciai Laminati n= 2, 5 - 4 Acciai speciali 900 -1800 Ghisa n = 5 -7 Rame in lastre 200 - 250 Legnami n = 8 -10 Alluminio 100 - 120 Calcestruzzo n =6 -15 Ottone 200 - 250 Bronzo 150 - 250 Legname 80 - 90

Esempio: Calcola il carico unitario di sicurezza (ss) di un Acciaio dolce avente: • Carico di rottura a trazione (sr) di 500 N/mm² • Grado di sicurezza n = 3 ss = sr n = 500 = 166, 66 N/mm² 3 La tensione a cui il pezzo è sottoposto, non deve quindi superare il carico unitario di rottura s<ss

Esempio: Un’asta di Acciaio dolce, di sezione quadrata 20 x 20 è sotto posta ad un carico di 5000 N (510 Kg), il grado di sicurezza è pari a 3. Calcola: • Il carico di sicurezza (ss) • Area della sezione dell’acciaio • Se l’asta di acciaio a dimensioni sufficienti a resistere al carico a cui è sottoposta 5000 N ss = sr/n = 500/3 = 166, 66 N/mm² A= l x l = 20 x 20 = 400 mm² s = carico / Area = 5000/400 = 12, 5 N/mm² Perché la barra di acciaio tenga è necessario che s sia minore di ss 12, 5 è minore di 166, 66 OK!!

LA DUREZZA La durezza viene misurata comprimendo con un PENETRATORE la superficie del materiale. La durezza è la capacità di un materiale a resistere alla penetrazione La forma del penetratore è SFERICA, PIRAMIDALE O CONICA Impronta del penetratore

Durezza Brinell (HB) 29400 N �La durezza Brinell viene impiegata per materiali teneri �Il penetratore è a forma di sfera di acciaio duro di Ø 10 mm �Il Carico applicato è di 29400 N per 10 -15 sec.

Penetratore

Durezza Vickers �Metodo simile a quello Brinell �Si effettua su materiali duri �Penetratore a forma di punta di diamante

Impronta di prova Vickers

Durezza Rockwell �Metodo molto veloce �Il penetratore è a forma di sfera di acciaio duro o cono di diamente

La prova consiste nel far penetrare sulla superficie del materiale da esaminare la sfera o il cono in due tempi con carichi distinti: PRECARICO e CARICO Precarico+ Carico Precarico Il rilevamento della durezza è in funzione della differenza di profondità delle impronte dopo ce è stato tolto il carico, mantenendo il precarico

Test: Un piatto di rame ha l’area della sezione pari a 150 mm² è sottoposto ad un carico di 7000 N ( 714 Kg) con un gradi di sicurezza pari a 3. Resiste Non resiste Un quadro di Acciaio dolce ha dimensioni di 10 x 10 ed è sottoposto ad un carico di 50000 N ( 5000 Kg) con un gradi di sicurezza pari a 7. Resiste Non resiste Un piatto di Legno ha l’area della sezione pari a 50 mm² è sottoposto ad un carico di 7000 N ( 714 Kg) con un gradi di sicurezza pari a 3. Resiste Non resiste

Esatto!!!! TORNA

Sbagliato!!! TORNA