Esame completo di Tecnologia Meccanica 1 per il corso di Mechanical Engineering presso Politecnico di Milano. Il documento tratta: 60 minuti di tempo TECNOLOGIA MECCANICA 1 – QUINTO APPELLO 14-02-2025 Nome: Cognome: N° matricola: Codice persona: DOMANDE DI TEORIA (12 punti) Q1. (1pt) Qual è la definizione di robustezza per la terra di fonderia? □ La capacità della forma di resistere all'ossidazione del…
Esame completo di Tecnologia Meccanica 1 per il corso di Mechanical Engineering presso Politecnico di Milano. Il documento tratta: 60 minuti di tempo TECNOLOGIA MECCANICA 1 – QUINTO APPELLO 14-02-2025 Nome: Cognome: N° matricola: Codice persona: DOMANDE DI TEORIA (12 punti) Q1. (1pt) Qual è la definizione di robustezza per la terra di fonderia? □ La capacità della forma di resistere all'ossidazione del…
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60 minuti di tempo TECNOLOGIA MECCANICA 1 – QUINTO APPELLO 14-02-2025 Nome: Cognome: N° matricola: Codice persona: DOMANDE DI TEORIA (12 punti) Q1. (1pt) Qual è la definizione di robustezza per la terra di fonderia? □ La capacità della forma di resistere all'ossidazione del metallo fuso □ La capacità della forma di mantenere la sua geometria e resistere all'erosione causata dal flusso di metallo fuso □ La capacità della forma di non produrre gas durante la colata □ La capacità della forma di raffreddare rapidamente il metallo fuso □ La capacità della forma di ridurre le impurità nel metallo Q2. (1pt) Indica il corretto ordine di temperatura di fusione dei materiali (dalla lega che fonde a temperatura più bassa a quella che fonde a temperatura più alta)? □ Leghe di rame, ottoni, leghe leggere, ghise □ Leghe leggere, ottoni, leghe di rame, ghise □ Ottoni, leghe leggere, leghe di rame, ghise □ Leghe leggere, leghe di rame, ghise, ottoni □ Ghise, leghe di rame, ottoni, leghe leggere Q3. (1pt) Qual è la causa del difetto (formazione bava al livello del piano di separazione) mostrato nel pezzo in Figura? □ Eccessiva spinta metallostatica non contrastata da pesi sulla superficie superiore della forma □ Erosione su parti non raccordate dovuta a scarsa coesione della sabbia □ Scarsa permeabilità locale della sabbia che impedisce l’evacuazione dei gas □ Difetto di soffiatura causato dall’impedita evacuazione dei prodotti gassosi □ Fratture a freddo dovute a eccessive tensioni di trazione causate dal ritiro in fase solida Q4. (2pt) Un canale di colata è alto 20 cm e l’area della sezione trasversale alla sua base è di 2.5 cm2. Il canale di colata alimenta un canale di distribuzione orizzontale che conduce ad una cavità in una forma il cui volume è di 1560 cm3. Determinare: a) la…
60 minuti di tempo TECNOLOGIA MECCANICA 1 – QUINTO APPELLO 14-02-2025 Q9. (1pt) Quale delle seguenti affermazioni sul centro di tornitura-fresatura in figura è corretta?: □ Il sistema a è esclusivamente una fresatrice frontale □ Il sistema è un centro di tornitura-fresatura multifunzione a 5 assi □ Questo macchinario è progettato solo per operazioni di tornitura □ Il sistema a 5 assi non è dotato di controllo numerico. □ Questo centro di lavorazione utilizza solo utensili di foratura per la rimozione del materiale Q10. (1pt) Nel processo di foratura (indicare la risposta corretta): □ Gli utensili di diametro piccolo sviluppano velocità di taglio più elevate a parità di numero di giri rispetto agli utensili più grandi □ Non vi è alcun problema durante la foratura di superfici inclinate o altamente irregolari grazie alla durezza degli utensili □ La potenza di taglio è uguale alla coppia di taglio sviluppata da un tagliente moltiplicata per il raggio dell’utensile □ Il tallonamento dei fianchi dell’utensile tende ad essere maggiore vicino al nocciolo centrale. ESERCIZI (18 punti) E1. (FONDERIA) Si consideri il componente mostrato in figura con sistema di colata in piano. Q11. (2 pt) Calcolare i moduli termici del componente, scomponendolo in tre zone come indicato in figura 1. Indicare la direzione di solidificazione e la fattibilità della colata. Per il calcolo del volume e superficie della zona 2 assumete una geometria prismatica senza raggi di raccordo: a) Direzione di solidificazione 123, il rapporto tra moduli termici adiacenti è inferiore a 1.4 e superiore a 1.1; b) Direzione di solidificazione 123, il rapporto tra moduli termici adiacenti è fuori dall’intervallo 1.1 e 1.4; c) Direzione di solidificazione 123, il rapporto tra moduli termici adiacenti è…
60 minuti di tempo TECNOLOGIA MECCANICA 1 – QUINTO APPELLO 14-02-2025 SOLUZIONE E1. (FONDERIA) Si consideri il componente in Figura da realizzare tramite fonderia a verde (sono stati omessi raggi di raccordo e angoli di Punto Q11. Calcolo dei moduli termici per le tre parti 𝜋𝜋 2 𝜋𝜋 𝑉𝑉1 = 𝐷𝐷 𝐻𝐻 − 𝑑𝑑2 𝐻𝐻 4 1 1 4 1 1 𝑉𝑉2 = 𝐿𝐿2 𝑇𝑇2 𝐻𝐻2 𝜋𝜋 2 𝜋𝜋 𝑉𝑉3 = 𝐷𝐷3 𝐻𝐻3 − 𝑑𝑑32 𝐻𝐻3 4 4 𝐷𝐷2 𝑑𝑑2 𝑆𝑆1 = 𝜋𝜋𝐷𝐷1 𝐻𝐻1 − 𝐻𝐻2 𝑇𝑇2 + 𝜋𝜋𝑑𝑑1 𝐻𝐻1 + 2𝜋𝜋 � 1 �4 − 1�4� 𝑆𝑆2 = 2𝐿𝐿2 𝐻𝐻2 + 2𝐿𝐿2 𝑇𝑇2 𝐷𝐷2 𝑑𝑑2 𝑆𝑆3 = 𝜋𝜋𝐷𝐷3 𝐻𝐻3 − 𝐻𝐻2 𝑇𝑇2 + 𝜋𝜋𝑑𝑑3 𝐻𝐻3 + 2𝜋𝜋 � 3 �4 − 3�4� Calcolo i moduli termici come 𝑉𝑉1 𝑀𝑀1 = 𝑆𝑆1 𝑉𝑉2 𝑀𝑀2 = 𝑆𝑆2 𝑉𝑉3 𝑀𝑀3 = 𝑆𝑆3 V1 51572.39 mm^3 V2 25000 mm^3 V3 21771.24 mm^3 S1 10960.53 mm^2 S2 4500 mm^2 S3 4909.82 mm^2 M1 4.71 mm M2 5.56 mm M3 4.43 mm La direzione di solidificazione dunque sarà 12 3 Calcolo il rapporto tra zone adiacenti che è compreso tra 1.1 e 1.4 quindi il pezzo può essere colato. M2/M1 1.18 M2/M3 1.26 Punto Q12. Dal grafico posso ricavare b e c dagli asintoti o utilizzare il grafico direttamente per il calcolo di ycaine con x=1.3 c=1; b=0.05 𝑎𝑎 𝑦𝑦𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 = + 𝑏𝑏 = 0.417. 𝑥𝑥 − 𝑐𝑐 La zona con modulo termico maggiore è la 2. Inseriamo una singola materozza per l’intero pezzo. Vp = 98353.62 mm3 e Mp = M2. 𝜋𝜋 𝑀𝑀𝑝𝑝3 (4𝛿𝛿 + 1)3 3 𝑦𝑦 ∗ = 𝑥𝑥 4 𝑉𝑉𝑝𝑝 𝛿𝛿 2 δ=0.5 y*=0.32 δ=1 y*=0.38 4
60 minuti di tempo TECNOLOGIA MECCANICA 1 – QUINTO APPELLO 14-02-2025 δ=1.5 y*=0.46 Quindi la materozza che permette di soddisfare il criterio di Caine è la sola materozza con δ=1.5. Punto Q13. Viste le dimensioni e la geometria possiamo ricondurci al caso della barra con effetto di bordo. Dalim=6T0.5=6H20.5=30 mm La distanza di alimentazione della materozza non è sufficiente per garantire la corretta riuscita del pezzo. E2. (DEFORMAZIONE) Il componente in figura deve essere realizzato attraverso una sequenza di lavorazioni di deformazione plastica. Si inizia da un processo di laminazione a freddo, per passare a una operazione di tranciatura seguita da una imbutitura. Il materiale è un acciaio 4340 (k=530 MPa, n = 0.26, Rm = 840 MPa). Ipotizzare che le caratteristiche del materiale non si modifichino nei vari passaggi di lavorazione. Punto Q14. Valutiamo quindi la pressione media fra rullo e laminando: ( ) 0.26 1.4 kε n 530 ln 1.2 Yf = = = 258.7 MPa n +1 1.26 L = ∆h ⋅ R = 0.2 ⋅ 20 = 2 mm h m =1.3 mm 2 L 2 2 p av = Y f 1 + µ = 258.7 1 + 0.1 = 321.7 MPa 3 2 hm 3 2 ⋅1.3 La forza risulta uguale a Fv= pav ⋅ b ⋅ L= 321.7 ⋅ 220 ⋅ 2= 141.5 kN Mentre la coppia agente sul singolo rullo è L M F= = v 141.5 Nm 2 Quindi M=141.5 Nm. Punto Q15. Per la tranciatura, è la matrice che deve avere diametro pari a quello del componente, quindi: D= b D= 185 mm La forza massima si calcola =l π= D 581.2 mm Fmax = Rt ⋅ l ⋅ t = 0.8 ⋅ Rm ⋅ 581.2 ⋅1.2 = 468.7kN Quindi non è possibile eseguire la lavorazione con utensili piatti e paralleli. ' t 1.2 Fmax = Fmax → 190000= 468675 H +t H + 1.2 1.2 0.41 = H 1.76 →= H + 1.2 La lavorazione non può essere eseguita con utensili piatti e paralleli, serve una inclinazione pari a H = 1.76 mm. Punto Q16. Date le informazioni del disegno…
60 minuti di tempo TECNOLOGIA MECCANICA 1 – QUINTO APPELLO 14-02-2025 1000𝑣𝑣𝑐𝑐 𝑛𝑛 = = 31.2𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟 𝜋𝜋𝐷𝐷𝑒𝑒 𝑣𝑣𝑓𝑓 = 𝑓𝑓𝑓𝑓 = 3.1𝑚𝑚𝑚𝑚/𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 𝑐𝑐 + 𝑎𝑎𝑝𝑝 𝑡𝑡𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙 = = 17.6𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 𝑣𝑣𝑓𝑓 7
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