Materiale universitario di Tecnologia Meccanica 1 per il corso di Mechanical Engineering presso Politecnico di Milano. Il documento tratta: Domande Orali Tecnologia Meccanica 1 Monno · Bernini TM1 – Domande orali | 1 MONNO Fonderia / Colata 1. Caratteristiche della pressofusione e differenze tra camera calda e fredda La pressofusione è un processo di colata in forma permanente in cui il metallo fuso viene iniettato…
Materiale universitario di Tecnologia Meccanica 1 per il corso di Mechanical Engineering presso Politecnico di Milano. Il documento tratta: Domande Orali Tecnologia Meccanica 1 Monno · Bernini TM1 – Domande orali | 1 MONNO Fonderia / Colata 1. Caratteristiche della pressofusione e differenze tra camera calda e fredda La pressofusione è un processo di colata in forma permanente in cui il metallo fuso viene iniettato…
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MONNO Fonderia / Colata 1. Caratteristiche della pressofusione e differenze tra camera calda e fredda La pressofusione è un processo di colata in forma permanente in cui il metallo fuso viene iniettato nella cavità dello stampo ad alta pressione, mantenuta costante durante la solidificazione. Il processo è fortemente automatizzato (tempo ciclo tipicamente di qualche decina di secondi). Camera calda Il crogiolo è collegato direttamente alla macchina; un pistone inietta il metallo fuso (pressione 7–35 MPa). Il sistema di iniezione è sommerso dal fuso, quindi applicabile solo a metalli a basso punto di fusione (Zn, Sn, Pb, Mg). Camera fredda Il metallo fuso viene colato da un crogiolo esterno in una camera non riscaldata, poi il pistone inietta (pressione 14–140 MPa). Ritmo produttivo inferiore, ma applicabile a leghe con temperature di fusione più elevate. Lo stampo è composto da una parte fissa (lato iniezione) e una mobile (lato chiusura); la piastra di estrazione con gli estrattori provvede all'espulsione del pezzo a fine ciclo. 2. Sistema di colata e alimentazione: filtri, materozze coibentate e curve iso-delta Sistema di colata – Bacino di colata: coppa in cui è versato il fuso; contiene filtri ferma-scorie. – Canale di colata: canale verticale in cui il metallo cade per gravità acquisendo velocità. – Canale distributore (collettore): canale orizzontale che porta il fuso a diversi punti della forma. – Attacchi di colata: portano il fuso alla/e figura/e. Materozze coibentate Le materozze sono riserve di fuso che alimentano il pezzo durante la solidificazione, contrastando la contrazione volumetrica e prevenendo i "coni di ritiro". Le versioni coibentate sono rivestite con manicotti refrattari a bassa conducibilità (fibre ceramiche, silicati): il metallo rimane…
Applicano un carico impulsivo (d'urto) lasciando cadere o spingendo una mazza. Sono macchine ad energia limitata: l'energia per colpo è nota, la forza effettiva dipende dalle condizioni di lavoro. Presse meccaniche Convertono il moto rotatorio (manovellismo a snodo) in traslazione del pistone. Macchine a corsa delimitata, forze molto elevate a fine corsa. Presse idrauliche Pistone idraulico a forza delimitata: pressione controllabile, forza costante su tutta la corsa. Adatte a imbutitura profonda. Presse a vite Meccanismo a vite, bassa velocità, forza costante su corse lunghe. Presse per lamiera – telaio a C Accesso laterale facilitato; includono macchine a telaio monolitico, inclinabili, piegatrici e presse a torretta CNC. Presse per lamiera – telaio chiuso Struttura scatolata molto rigida per lavorazioni ad alto tonnellaggio. Laminazione 5. Condizione di imbocco e di trascinamento in laminazione (dimostrazione) Condizione di imbocco Il contatto avviene in un arco infinitesimo dL in posizione angolare α. Definisco p come pressione di contatto e scompongo le forze in due terne (Fn, Ft solidali al rullo; Fe, Fv solidali all'avanzamento): dFn = p · be · dL; dFt = μ · p · be · dL Proietto sull'asse di avanzamento: Fn,0 = Fn · sin α; Fe,0 = Ft · cos α La condizione Fe,0 ≥ Fn,0 dà: μ · cos α ≥ sin α → μ = tan φ ≥ tan α ≈ α (per α < 10°) Da α = √(Δh/R) si ricava la riduzione massima per passata: Δh ≤ μ² R Condizione di trascinamento Nella sezione media si generano comunque forze di repulsione. Imponendo la risultante diretta in avanzamento si ottiene τ > α/2, condizione meno restrittiva dell'imbocco → sempre verificata. 6. Collina delle pressioni in laminazione La collina delle pressioni rappresenta la variazione della pressione dei cilindri lungo l'arco di contatto: – La…
Forgiatura 11. Metodo del Concio in forgiatura (dimostrazione) Obiettivo: trovare la forza F per deformare un provino cilindrico da h₀ a hf (h₀ > hf). Ipotesi – Attrito coulombiano: τ = μ·pz (valido per μ bassi). – Materiale omogeneo, isotropo, con snervamento Yf = K costante (comportamento a caldo). – Carico quasi-statico. A – Equilibrio del concio Forze sul concio: pz (simmetrica), pθ (simmetrica), pr centrifuga, pr+dpr centripeta, τ centripeta. Equilibrio radiale (dopo semplificazione degli infinitesimi di III° ordine): −dpr · h · r − pr · h · dr + pθ · h · dr − 2τ · r dr = 0 B – Deformazioni In coordinate cilindriche: dεθ = dεr = dr/r (il concio si allarga in modo equibiassiale nel piano r-θ). C – Levy-Mises Approssimando θ e r come direzioni principali e uguagliando dεr = dεθ si ottiene pr = pθ. Sostituendo nell'equilibrio: −dpr · h − 2τ · dr = 0 → dpr = −2τ/h · dr D – Von Mises e integrazione Con attrito coulombiano τ = μ·pz e condizione di Von Mises pz − pr = Yf → pz = Yf + pr, l'equazione si integra con la condizione al contorno pr(R) = 0 e si ottiene la distribuzione di pressione pz(r). La forza totale è F = ∫ pz dA. Poiché Df > D₀ → Af > A₀, la forza massima si raggiunge a fine processo: Fmax = Kp · Yf · Af. Lavorazione per Asportazione di Truciolo 12. Angoli e forze caratteristiche della foratura; calcolo della potenza Geometria della punta elicoidale – Diametro d — diametro esterno della punta. – Nocciolo centrale — anima con velocità di taglio nulla. – Bordini di guida — stabilizzano la punta nel foro. – Angolo di semipunta σ = 59° (angolo al vertice 118°) → angolo di registrazione Kre = 90° − σ. – Angoli nel piano di riferimento PDR: γo (spoglia), αo (affilatura), βo (zeppa); γo + αo + βo = 90°. Forze sul singolo tagliente – Fc′ — forza di taglio…
BERNINI Fonderia / Colata 1. Solidificazione metallo puro vs lega metallica; solidificazione direzionale Metallo puro Solidifica a temperatura costante (punto di fusione). Alle pareti dello stampo si forma uno strato di grani fini orientati casualmente, seguito da una crescita dendritica colonnare verso il centro. Lega metallica Solidifica in un intervallo di temperature (liquidus → solidus), creando una zona pastosa in cui coesistono dendriti solide e metallo ancora liquido. Conseguenza tipica: segregazione (variazione di composizione chimica micro- e macroscopica), poiché le dendriti iniziali si formano con l'elemento a più alto punto di fusione, impoverendo il liquido rimanente. Porosità da gas e rimedi Durante la solidificazione la solubilità dei gas (es. H₂) cade bruscamente → rischio di microbolle intrappolate. Soluzioni: – Degasaggio chimico: elementi con alta affinità per il gas formano scoria solida che risale in superficie. – Fusione sottovuoto: evita il contatto con l'atmosfera. – Colata sotto pressione: riduce la formazione di porosità. 2. Caratteristiche meccaniche: stampo transitorio vs permanente Stampo permanente (metallico) Raffreddamento rapido → grana fine → maggiore robustezza. Processi come la colata in bassa pressione o lo squeeze casting minimizzano ulteriormente ossidazione e porosità. Stampo transitorio (sabbia, gesso) Materiali refrattari e scarsamente conduttivi → raffreddamento lento → grana più grossolana → minore robustezza rispetto al permanente. Vantaggio: libertà geometrica completa. Laminazione 3. Condizione di imbocco e velocità in ingresso < velocità in uscita Velocità in ingresso < velocità in uscita Per conservazione della portata (con larghezza b costante): v₁ · he = v₂ · hu. Poiché la laminazione riduce lo spessore (hu < he),…
– Carro (longitudinale) e slitta trasversale (radiale): sostengono il portautensili. – Guide e basamento: garantiscono rigidità e definiscono l'asse di scorrimento del carro. Forze nel taglio ortogonale (f ≪ ap) – Fc (forza di taglio): tangente alla superficie, parallela a vc → potenza al mandrino. – Ff (forza di avanzamento): parallela al carro → resistenza all'avanzamento longitudinale. 9. Legge di Kronenberg (effetto dimensionale) La pressione specifica kc non è costante, ma diminuisce all'aumentare dello spessore di truciolo indeformato hD: kc = kcs · hD^(−x) (con y ≈ 0 per utensili moderni; forma completa: kc = kcs · hD^(−x) · b^(−y)) kcs: pressione specifica di riferimento (hD = 1 mm), dipende dal materiale del pezzo. x: costante dipendente dal materiale utensile. Grafici caratteristici – kc vs hD: curva decrescente. – Fc vs hD: curva crescente concava (forza aumenta ma meno che proporzionalmente). – Pc vs Q (MRR): retta — la potenza è direttamente proporzionale al tasso di asportazione. TM1 – Domande orali | 9
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