Prove Meccaniche sui materiali metallici

Presentazione sul tema: "Prove Meccaniche sui materiali metallici"— Transcript della presentazione:

1 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 Risultati di resistenza Distruzione del provino

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

3 s=sollecitazioni E = s/e 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) Forza (F) Quindi secondo la legge di Hooke,le deformazioni risultato proporzionali alle sollecitazioni (carichi) s=sollecitazioni e=deformazioni E = s/e

4 Macchina per la prova a trazione

5 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 Alluminio 74000

6 Diagramma Sollecitazioni/Deformazioni
Carico in N Allungamenti in mm

7 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

8 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

9 La Resilienza La tenacità, è l’attitudine di un materiale a resistere a sollecitazioni dinamiche che 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.

10 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.

11 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 Nota

12 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.

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

14 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

15 Esempio di rottura a fatica
6000 giri/min = 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 giri in 6 ore e ogni mezzo giro le fibre cambiano sollecitazione, l’albero sarà sollecitato volte in 6 ore

16 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)

17 Carico di Sicurezza ss = sr n
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

18 Tabella dei carichi di rottura e grado di sicurezza di alcuni materiali
Materiale Carico di rottura (sr) Grado di sicurezza Acciaio dolce Ferro e Acciai Laminati n= 2,5 - 4 Acciai speciali Ghisa n = 5 -7 Rame in lastre Legnami n = 8-10 Alluminio Calcestruzzo n =6-15 Ottone Bronzo Legname

19 = 500 3 = 166,66 N/mm² ss = sr n 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 = 3 500 3 ss = sr n = = 166,66 N/mm² La tensione a cui il pezzo è sottoposto, non deve quindi superare il carico unitario di rottura s<ss

20 OK!! Esempio: 5000 N Area della sezione dell’acciaio
Un’asta di Acciaio dolce, di sezione quadrata 20x 20 è sotto posta ad un carico di 5000 N (510Kg), 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 ss = sr/n = 500/3 = 166,66 N/mm² 5000 N 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!!

21 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

22 Durezza Brinell (HB) 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 29400N per sec. 29400N

23 Penetratore

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

25 Impronta di prova Vickers

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

27 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 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

28 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 10x10 ed è sottoposto ad un carico di 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

29 Esatto!!!!!!!! TORNA

30 Sbagliato!!! TORNA