Tecnologia industriale

Progetto

Prototipo

Approvazione del progetto

Ciclo di lavorazione

Collaudo

Prodotto finito 

Sul progetto intervengono:

üElementi funzionali;ü Elementi tecnologici;ü Elementi economici;

üElementi normativi.

Tutti questi elementi sono condizionati soprattutto dalla scelta del materiale utilizzato per il prodotto.

Tipi di materiali

Sostanze pure

Elementi

Metalli

Ferro, alluminio, rame,

magnesio, ecc.

Non metalli

Silicio, azoto, carbonio,

zolfo, fosforo, ecc.

Composti

Inorganici 

Ossidi, idrossidi, anidridi,

acidi, sali, ecc.

Organici

Petrolio e derivati,cellulosa,

alcoli, resine sintetiche,ecc.

 

Miscugli 

  Miscugli omogenei

Aria, soluzioni, leghe 

Miscugli etereogenei

Emulsioni (acqua e olio),rocce e materiali compositi 

Proprietà dei materiali

nProprietà chimiche e strutturali; 

 Proprietà fisiche;

n

nProprietà meccaniche;

nProprietà tecnologiche. 

Proprietà chimiche e strutturali

Riguardano la composizione chimica dei materiali e la loro struttura interna, dalle quali derivano tutte le proprietà meccaniche e tecnologiche. 

v

v 

Struttura del materiale.

 Resistenza alla corrosione; 

Struttura del materiale (1)

Nel raffreddamento di un metallo fuso, quando la temperatura raggiunge il punto di solidificazione, inizia il processo di cristallizzazione.

Esso comincia contemporaneamente in più punti, detti nuclei o centri di cristallizzazione.

È da questi centri che, partendo da una singola cella elementare, il cristallo si sviluppa lungo le tre direzioni dello spazio (formando il reticolo cristallino), bloccandosi solo quando entra in contatto con altri cristalli vicini.

Struttura del materiale (2)

  STRUTTURA

Amorfa

Cristallina

Cubica a facce centrate 

14 atomi con i centri disposti sui vertici

di un cubo e sui centri delle facce.

  

Cubica a corpo centrato

8 atomi disposti ai vertici del cubo

e un atomo al centro del cubo 

Esagonale compatta 

17 atomi: 12 ai vertici del prisma esagonale, 2 ai centri delle basi,

3 in posizione intermedia tra le basi

Il materiale con questo tipo di cristallizzazione è fragile.

(zinco, magnesio) 

N.B. :

Alcuni metalli, come ad esempio il ferro, sono polimorfici, cioè cristallizzano in forme diverse a seconda della temperatura.

Questi cambiamenti prendono il nome trasformazioni allotropiche. 

Struttura del materiale (3)

Non tutto il volume racchiuso da un pezzo di metallo è costituito da un solo reticolo;

sono presenti più zone, ciascuna costruita secondo il reticolo di quel metallo, ma orientate diversamente tra di loro.

A queste zone si dà il nome di grani cristallini.

L’allineamento delle facce dei grani crea delle superfici di scarsa resistenza alle sollecitazioni e quindi di potenziale frattura.

 

Struttura del materiale (4)

 

Nelle leghe (miscugli di sostanze) il reticolo cristallino acquista forma diversa a seconda delle sostanze che vi compaiono.

Le leghe sono in gran parte soluzioni solide del tipo: 

soluzione ordinata: gli atomi delle          sostanze sono disposti in maniera   regolare;

soluzione di sostituzione: gli atomi di un sostanza sostituiscono gli altri in modo casuale;

soluzione interstiziale: gli atomi di una sostanza si inseriscono negli spazi lasciati vuoti dal reticolo dell’altra sostanza.

 

Proprietà fisiche

Sono legate all’interazione del materiale

con grandezze fisiche quali il calore o l’elettricità. 

Sono proprietà fisiche:

vConduttività termica ed elettrica; 

Massa volumica;

vCapacità termica massica;

v

vDilatazione termica;

vTemperatura di fusione.

Conduttività termica ed elettrica

 

È l’attitudine del materiale a trasmettere il calore o l’elettricità.

 

I metalli sono buoni conduttori.

Sostanze come il vetro o la ceramica non sono buoni conduttori, perciò vengono definiti isolanti.

L’inverso della conduttività è la resistività. 

Massa volumica (o peso specifico)

Si definisce massa volumica  (ρ - rho), il rapporto tra la massa di un corpo,ed il suo volume

ρ = Massa / Volume = Kg / m3

Il valore della massa volumica è determinante per la valutazione progettuale della massa (e quindi anche del peso) del manufatto. 

Capacità termica massica
(o calore specifico)

È la quantità di calore  (espressa in Joule) che si deve somministrare alla massa unitaria di un corpo,

affinché questo aumenti la propria temperatura di 1°K. 

Cs = Q /ΔT * m = 

     J

= ----------

   K * kg

 

Dilatazione termica

È quel fenomeno di variazione delle dimensioni di un corpo, dovuto ad un cambiamento di temperatura.

Questo parametro è importante per le valutazioni progettuali di organi in movimento che possono subire notevoli variazioni termiche e quindi anche dimensionali.

 

Temperatura di fusione

È la temperatura alla quale il materiale passa dallo stato solido a quello liquido.

I materiali che hanno un punto di fusione molto elevato (superiore ai 2000°C) vengono chiamati refrattari.

Sono materiali refrattari le sabbie e le argille che vengono usate, per questa loro caratteristica, nei rivestimenti di forni o nelle forme di fonderia.