Tecnologia Meccanica Proff. Luigi Carrino – Antonio Formisan o · La temprabilità puo essere...

Tecnologia Meccanica Proff. Luigi Carrino – Antonio Formisano

Prove tecnologiche


Le prove tecnologiche vengono eseguite allo scopo dideterminare l'attitudine dei materiali a subire determinatiprocessi necessari a realizzare un certo prodotto.Le principali prove tecnologiche sono:

•Provadi temprabilità

PROVE TECNOLOGICHE

•Provadi temprabilità•Prova di colabilità•Prova di imbutitura•Prova di piegamento


La temprabilità è la capacità che hanno i metalli e le leghemetalliche di cambiare la propria struttura in seguito ad untrattamento di tempra. Grazie alla tempra un materiale puòindurirsi o addolcirsi.La temprabilita definisce sostanzialmente l’andamentodecrescentedella durezza dalla superficieversoil cuoredel

PROVA DI TEMPRABILITÀ

decrescentedella durezza dalla superficieversoil cuoredelpezzo, indipendentemente dal massimo valore di durezzasuperficiale ottenibile.Un acciaio è molto temprabile se possiede dopo tempra altepercentuali di martensite, e quindi alta durezza, anche inprofondità e non solo superficialmente.


La prova universalmente adottata per acciai di temprabilitàmedia è la prova Jominy (UNI EN ISO 642), condottatemprando in acqua una provetta dell’acciaio da testare didimensioni standard. Il risultato della prova è la banda Jominyche definisce le durezze massime e minime ottenibili sullasuperficie laterale rettificata della provetta temprata, in


superficie laterale rettificata della provetta temprata, infunzione della distanza dalla faccia raffreddata.


L’apparecchiatura di prova ècostituita da un supporto con unforo circolare, dove è possibilealloggiare la provetta.Al di sotto è presente un tubo dalquale esce l’acqua di


quale esce l’acqua diraffreddamento.La distanza fra il foro di efflussoe l’estremità della provetta, ladimensione dell’ugello el’altezza di libera risalita sonofissati, così come in figura.


La provetta, di diametro 25 mme lunghezza 100 mm, deveessere riscaldata alla temperaturadi prova per almeno 20 min emantenuta a tale temperatura peraltri 30min.


altri 30min.In seguito, va rapidamenteestratta dal forno e inseritanell’apparecchiatura entro 5 s.


Dopo si apre il rubinetto e laprovetta viene raffreddata.L’acqua deve essere a20±5°C; il tempo diraffreddamento deve essere di 10min.


min.La provetta raffreddata varettificata lungo due generatricidiametralmente opposte, per unospessore di 0.4÷0.5 mm.


Sulle zone rettificate si eseguonoprove di durezza Rocwell C oVickers.Per verificare se durante leoperazioni di rettifica si sianoindotti nel materiale dei


indotti nel materiale deiriscaldamenti non voluti, sisottopongono le provette adattacchi chimici sulla superficierettificata, controllando lestrutture con un microscopiocristallografico.


A parità di materiale di partenza, si otterranno diverse curve didurezza al variare della distanza dalla estremità temprata. Neconsegue l’ottenimento di diverse curve di durezza. Il risultatodella prova è quindi unabanda di temprabilità .



La banda di temprabilità può essere letta in modi diversi:•Fissando il livello di durezza H, si possono determinare ledistanze minime e massime (a e b) per le quali si puòriscontare il valore H;•Fissando la distanza c, si può determinare il range di possibilivalori di durezza(H1-H2).


valori di durezza(H1-H2).


La temprabilità puo essere indicata con la curva Jominy, ossiala banda di temprabilità , oppure mediante un indice ditemprabilità, rappresentato con la lettera J seguita da duenumeri, indicanti il valore di durezza HRCe la distanza inmillimetri dall’estremità temprata. L’indice deve comprendereil simboloHV sele provecondottesonodi tipo Vickers.


il simboloHV sele provecondottesonodi tipo Vickers.


Esempi di materiali temprabili: acciaio, leghe leggere, ghisa,ottone, bronzo, oro.

Esempi di materiali non temprabili: ghisa grigia, acciaio inox.



La prova di colabilità serve a testare l'attitudine di unmateriale fuso a fluire e a riempire una forma.La colabilità di un metallo o di una lega può essere valutatamisurando la lunghezza del percorso che il materiale allo statofuso può effettuare in un canale di sezione piccola, prima chesi fermi pervia dellasolidificazionecheinevitabilmenteinizia.

PROVA DI COLABILITÀ

si fermi pervia dellasolidificazionecheinevitabilmenteinizia.I canali possono avere una configurazionerettilinea o aspirale, a sezione triangolare, e le sue dimensioni possonoessere pari a 8 mmdi altezza e 8 mm di base.I canali, inoltre, sono graduati conmarche di rilievo ogni 50mm e presentano lunghezze di circa 1.5 m.


Si consideri laprova di colabilità con canale a spirale. Inessa, il metallo fuso è colato in un serbatoio; successivamenteriempie la spirale dopo essere passato attraverso un filtro.



La colabilità del metallo viene valutata in base alla misuradella lunghezza del percorso seguito dal metallo liquido lungoil canale a spirale e, in particolare, si fa riferimento al numerodi marche.Al fine di ottenere dei risultati attendibili e soprattuttoconfrontabili, bisogna che le dimensioni della cavità della


confrontabili, bisogna che le dimensioni della cavità dellaspirale e l'altezza di caduta del metallo fuso siano costanti.É consigliabile inoltre porre dellasabbia agglomerata, checostituisce il filtro, sotto il bacino di colata. Il filtro in sabbiaagglomerata ha funzione di rallentamento ed evita motiturbolenti e consente quindi un riempimento uniforme delcanale.


Tra i materiali con ottima colabilità ricordiamo laghisa, ilbronzo e l'ottone mentre presentano scarsa colabilità gliacciai.L'indicazione della colabilità è importante nelle fusionidi serieperché consente di determinare per un dato materiale il valoreminimo di temperaturaper un riempimento perfetto della


minimo di temperaturaper un riempimento perfetto dellaforma e una buona riuscita del getto.


L’ imbutibilità è l’attitudine di un materiale a lasciarsitrasformare in prodotti cavi; questa operazione si svolgeprevalentemente a freddo.Una delle possibili modalità di valutazione di tale proprietà èla prova di imbutitura secondo Erichsen.

PROVA DI IMBUTITURA

modello di dispositivo utilizzato per prove di imbutitura Erichsen


La prova di imbutitura secondo Erichsen è normata dallanormaUNI EN ISO 20482.Consiste in pratica nell'imbutire una provetta bloccata in unamatrice con unpunzone a calotta sfericao unasfera, fino aquando si verifica rottura incipiente, misurando poi laprofonditàdi imbutitura.

PROVA DI IMBUTITURA

profonditàdi imbutitura.Tale prova fornisce indicazioni utili per valutare l'attitudine diun materiale ad essere sottoposto astampaggio di mediaprofondità .


Il dispositivo di prova è usatoper lamiere o nastri dispessore variabile da0.1 mma 2 mm. Per provette dispessorea tale che2 ≤ a ≤ 3mm a cambiaresono solo le

PROVA DI IMBUTITURA

mm a cambiaresono solo ledimensioni geometriche deldispositivo di prova.


La provetta standard puòessere diforma rettangolare,quadrata o circolare in modotale che il lato o il diametro ola larghezza b sia pari adalmeno90mm.

PROVA DI IMBUTITURA

almeno90mm.La provetta utilizzata per iltest non può, prima dellostesso, essere sottoposta adalcun trattamento termico omeccanico.


Si monta il materiale, cheviene preventivamentespalmato di grasso grafitato,tra la matrice e il premilamierae si premono questi elementiin mododa avereunaforza di

PROVA DI IMBUTITURA

in mododa avereunaforza diserraggio di10 kN.In questo modo la formazionedella coppetta avviene solo aspese della deformabilità dellalamiera interessata e non per ilcontributo del materiale chepuò affluire dai lati.


Dopo si fa avanzarelentamente il punzone didiametrod1 fino a quando noncompare la prima incrinaturaall'estradosso del materiale. Lavelocità di avanzamentodel

PROVA DI IMBUTITURA

velocità di avanzamentodelpunzone varia dai5 ai 20 mmal minuto.


Verso la fine della prova èpreferibile riportare la velocitàa dei valori vicini al suo limiteinferiore per riuscire adeterminare in maniera precisail momento in cui avviene

PROVA DI IMBUTITURA

il momento in cui avvienel'inizio della rottura.


Per convenzione vi è inizio dirottura quando compare unaincrinatura che interessi lospessore della provetta perintero e sia sufficientementeapertadafar passarela lucesu

PROVA DI IMBUTITURA

apertadafar passarela lucesualmeno una parte dellalunghezza.


Terminata la prova si misurapoi la profondità dipenetrazione del punzoneh,che viene letta in millimetri.Il valore medio delleprofondità di penetrazionedi

PROVA DI IMBUTITURA

profondità di penetrazionedialmenotre prove è l'indice diimbutitura Erichsen ,indicato col simboloIE .


Esempi di materiali imbutibili sono: alluminio, rame, ottone acaldo, acciaio, acciaio inox.

Esempi di materiali non imbutibili sono: ghisa, piombo, ottonea freddo.

PROVA DI IMBUTITURA


La prova di piegamento (altresì dettaprova di piegatura) ènormata dallaUNI EN ISO 7438.Il suo scopo è quello di valutare l'attitudine del materialealasciarsi deformare. Tale prova si effettua su di una provetta asezione rettangolare a spigoli arrotondatio su spezzoni dibarrea sezionecircolare o poligonale.

PROVA DI PIEGAMENTO

barrea sezionecircolare o poligonale.


La prova consiste nel piegare il materiale, in maniera gradualeo lenta, che viene sottoposto ad unasollecitazione meccanicaapplicata mediante un cilindro di diametroD.

PROVA DI PIEGAMENTO


La lunghezzal dell'interasse dei due supporti deve soddisfarela relazione:

e deve rimanerecostantedurante la prova.

PROVA DI PIEGAMENTO

( )2

3a

aDl ±+=


L'esito della prova è positivo se si raggiunge l'angoloα senzache compaiano delle fessurazioni all'estradosso della provetta.In alcuni casi è richiesto cheα sia pari a180°°°°.Per fili e lamiere sottili è prevista una prova di piegamentoa90°°°°alternata con una successiva in senso opposto.

PROVA DI PIEGAMENTO


Per le barre laminate a caldo e deformate a freddo, utilizzateper il calcestruzzo armato, è prevista una prova di piegamentoa 90°°°°seguita da riscaldamento e successivamente da unraddrizzamento parziale a 30°°°°. Ciò perché si voglionovalutare le proprietà di barre in condizioni di deformazioneplastica.

PROVA DI PIEGAMENTO

plastica.


Questa prova in sostanza misura ilgrado di duttilità di alcuniprodotti come lamiere, fili, tondi o profilati, ma misura anchela variazione di duttilità dovuta ai vari processi di formaturae di trattamento termico, permettendo, infine, diconfrontareanche varie tipologie di materiali.

PROVA DI PIEGAMENTO

Esempi di materiali piegabili sono: acciaio, leghe (leggere),piombo.Esempi di materiali non piegabili sono: ghisa, bronzo.


EstrudibilitàAttitudine di un materiale ad assumere una specifica forma,quando viene spinta attraverso un foro sagomato.

Un esempio di materiale estrudibile è l’acciaio.Un esempiodi materialenonestrudibileè la ghisa.

ALTRE PROPRIETÀ

Un esempiodi materialenonestrudibileè la ghisa.


MalleabilitàAttitudine di un materiale a lasciarsi trasformare in lamine piùsottili.

Esempi di materiali malleabili sono: acciaio, oro, ottone,argento,stagno.

ALTRE PROPRIETÀ

argento,stagno.Esempi di materiali non malleabili sono: ghisa, piombo.


SaldabilitàAttitudine di un materiale ad unirsi a parti dello stesso o diunaltro materiale tramite fusione.

Esempi di materiali saldabili: acciaio, leghe.Esempidi materialinonsaldabili: ghisa,bronzo.

ALTRE PROPRIETÀ

Esempidi materialinonsaldabili: ghisa,bronzo.

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