SCHEDA INSEGNAMENTO A.A. 2018/2019

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1 SCHEDA INSEGNAMENTO A.A. 2018/2019 CORSO DI LAUREA IN: Ingegneria dei Sistemi Logistici per l agro-alimentare Insegnamento: Tecnologia dei materiali e della produzione Docenti: Prof. Giuseppe Casalino, Ph.D. Ing. Fulvio Lavecchia S.S.D. dell insegnamento Anno di Corso ING-IND/16 II Crediti 12 (6+6) Semestre II Semestre (dal 5/03/2018 al 22/06/2018) Propedeuticità Eventuali prerequisiti ORGANIZZAZIONE DEL CORSO Articolazione in moduli Lezioni frontali numero ore: Eventuali Seminari numero ore: Esercitazioni in aula e/o laboratorio numero ore: Visite guidate e/o attività di gruppo assistite numero ore: 8 Attività professionalizzante (solo per i CdS di numero ore: Area Medica PROGRAMMA DELL INSEGNAMENTO

2 Obiettivi formativi Risultati di apprendimento attesi Il corso integrato verterà sullo studio dei principali materiali per uso industriale, delle loro proprietà ed applicazioni. Inoltre, saranno trattate alcune delle principali tecnologie di produzione e lavorazione di tali materiali. Il corso è diviso in due moduli. Il primo prevede lo studio delle caratteristiche strutturali, la descrizione delle proprietà dei materiali con particolare attenzione al comportamento meccanico. Sono poi studiati i campi di applicazione e i criteri di scelta per le applicazioni più comuni. Si farà cenno ai processi di trattamento termico realizzati sui metalli, alla fabbricazione dei materiali compositi, alle normative e alle tecniche di misura e controllo di tipo distruttivo e non dei materiali. Il secondo modulo ha come obiettivo lo studio delle fasi fondamentali della fabbricazione meccanica, dalle tecniche di fabbricazione del greggio (lavorazioni per fusione, per deformazione plastica, saldatura, etc.) e dalle lavorazioni alle macchine utensili. Si studieranno prestazioni e applicazioni dei processi di trasformazione della materia prima e i processi di fabbricazione di organi di macchine. Conoscenza e capacità di comprensione. Il corso intende fornire le conoscenze utili per comprendere gli aspetti principali della riflessione teorica sui principali materiali utilizzati per la costruzione di manufatti ingegneristici (con particolare attenzione ai materiali metallici ed alle leghe ferrose) e sulle loro caratteristiche meccaniche e tecnologiche. Attraverso lo studio di queste tematiche lo studente sarà in grado di comprendere le modalità di scelta dei materiali per i diversi impieghi. Lo studente acquisirà conoscenze relative ai principi, alle prestazioni ed alle applicazioni dei processi di trasformazione della materia prima in semilavorati ed in prodotti finiti. Acquisirà inoltre conoscenze sui processi di fabbricazione di organi di macchine e di parti di strutture, facendo proprie le conoscenze di base necessarie per chi si occupa della loro scelta, della loro gestione, del loro controllo, ovvero per chi si occupa di produzione e del ciclo di vita del prodotto. Saranno acquisite conoscenze teorico-pratiche mirate a sbocchi lavorativi in stabilimenti di produzione di aziende manifatturiere. Capacità di applicare conoscenza e comprensione. Il corso, è finalizzato a fornire strumenti di analisi e valutazione degli effetti delle diverse tipologie di materiali (soprattutto metallici) per gli impieghi industriali. Il corso fornirà, tramite esercitazioni pratiche e tramite lo studio di tabelle effettivamente presenti su cataloghi, la capacità di affrontare problemi pratici effettivamente riscontrabili in ambiente lavorativo, come dimensionamenti di macchinari o calcoli di convenienza economica. Autonomia di giudizio, Attraverso lo studio di approcci teorici diversi e la valutazione critica delle diverse implicazioni di scelte, lo studente potrà migliorare la propria capacità di giudizio e di scelta in relazione all impiego dei materiali per la fabbricazione di manufatti. Lo studente sarà messo in grado di affrontare problemi pratici multi soluzione, in modo da affinare la propria autonomia di lavoro e di giudizio

3 Abilità comunicative. La presentazione degli argomenti sarà svolta in modo da consentire l acquisizione della padronanza di un linguaggio tecnico e di una terminologia specialistica adeguati; lo sviluppo di abilità comunicative, sia orali progettuali, e sarà anche stimolata attraverso la discussione e la partecipazione attiva in aula, anche attraverso prove di verifica intermedie. La padronanza di un linguaggio tecnico e di una terminologia specialistica adeguati saranno sviluppate e stimolate attraverso la discussione in classe e attraverso la prova scritta finale. Capacità di apprendimento La capacità di apprendimento sarà stimolata attraverso presentazioni powerpoint e la discussione in aula, finalizzata anche a verificare l effettiva comprensione degli argomenti trattati. La capacità di apprendimento sarà anche stimolata da supporti didattici integrativi in modo da sviluppare le capacità applicative. Modalità di erogazione tradizionale Testi consigliati Modalità di verifica dell apprendimento Slide e dispense a cura dei Docenti - Callister William D., Jr. SCIENZA E INGEGNERIA DEI MATERIALI UNA INTRODUZIONE, 3 Ed. 2012, EDISES Napoli. - William F. Smith, Javad Hashemi SCIENZA E TECNOLOGIA DEI MATERIALI 4 ed 2012 McGraw- Hill - M. Santochi, F. Giusti: Tecnologia Meccanica e Studi di Fabbricazione, Casa Editrice Ambrosiana, Milano. - S. Kalpakjian: Manufacturing Engineering and Technology, Addison-Wesley Publishing Company. - A. Bugini, C. Giardini, R. Pacagnella, G. Restelli: Tecnologia Meccanica Vol. I e II ed esercizi, Utet Libreria.- La verifica dell apprendimento del I modulo (Tecnologia dei materiali) consiste in una prova scritta con 30 domande a risposta multipla. Essa può essere sostituita da 2 prove di esonero erogate durante il corso. Le prove di esonero sono svolte ciascuna con un test con 20 domande a risposta multipla o aperte. La verifica dell apprendimento del II modulo (Tecnologia della produzione) verrà effettuata tramite una prova parziale scritta composta da: domande a risposta multipla, domande a risposta aperta e esercizi. 1. La prova parziale sarà sostenuta dagli studenti a fine corso 2. L obiettivo della prova sarà quello di valutare il grado di apprendimento dello studente su ogni parte del programma, la capacità di descrivere i concetti appresi e

4 Programma dettagliato dell insegnamento la capacità di applicarli 3. La modalità di somministrazione è di tipo scritto 4. La prova sarà divisa in due fasi, nella prima gli studenti svolgeranno la parte delle domande a risposta multipla e quelle aperte, nella seconda fase affronteranno gli esercizi numerici 5. La durata è di circa 3 ore 6. Lo studente sarà valutato tramite una media pesata del voto raggiunto in ogni singola fase I Modulo: Tecnologie dei Materiali - Prof. Luigi Galantucci Argomenti del Corso CFU 1. Introduzione ai Materiali Metallici - Importanza dei materiali nella progettazione e nella scelta delle tecnologie di fabbricazione. Struttura dei solidi cristallini (strutture cristallini dei metalli, calcolo della densità, polimorfismo, fusione e solidificazione, materiali policristallini). Imperfezione nei solidi (difetti puntiformi; soluzioni solide interstiziali e sostituzionali, difetti lineari, difetti di superficie). Diffusione (meccanismi di diffusione, diffusione stazionaria, diffusione non stazionaria). Indagine metallografica 2. Proprietà meccaniche dei materiali e loro Misura - Il comportamento delle leghe metalliche alle sollecitazioni meccaniche: Deformazioni elastiche e plastiche del monocristallo e del policristallo in funzione della temperatura di prova e della velocità di deformazione. Meccanismi di distensione e di rafforzamento. Misura delle proprietà meccaniche: Prove di trazione e compressione, prove di durezza e microdurezza. Prove di resilienza. 3. Diagrammi di Stato e Trasformazioni di fase - Diagrammi di fase binari. Il sistema ferro carbonio. - Le fasi e i componenti strutturali degli acciai. - I sistemi binari delle leghe d alluminio. 4. Trattamento termico dei metalli classificazione materiali ingegneristici, impieghi. - Trattamenti termici degli acciai: Processi di ricottura. Trattamenti termici degli acciai (ricottura, tempra e misure di temprabilità, rinvenimento, trattamenti termochimici di cementazione e nitrurazione). Classificazione materiali ingegneristici: Leghe ferrose (acciai da bonifica, cementazione e nitrurazione; cenni su acciai per utensili, acciai inossidabili) e non ferrose (leghe di alluminio). I materiali polimerici e compositi. Impieghi più comuni

5 II Modulo: Tecnologia della produzione - Prof. Fulvio Lavecchia Argomenti del Corso CFU - Lavorazioni per asportazione di truciolo o Nozioni generali sul taglio dei metalli o Tecniche di lavorazione e relative macchine utensili (M.U.) o Cicli di lavorazione alle M.U., progettazione ed ottimizzazione dei parametri di processo - Fonderia o Studio del raffreddamento dei getti, ritiro, tensioni residue, criteri di progettazione e dimensionamento dei getti o Tecniche di fusione in forma transitoria e permanente o Cicli di lavorazione in fonderia - Saldatura o Cicli termici, Progettazione dei parametri di processo o Tecniche di saldatura - Lavorazione per deformazione plastica o I meccanismi di deformazione plastica a caldo ed a freddo o Lavorazioni massive o Lavorazioni delle lamiere Bachelor Degree or Master Degree Programme: Academic Year: 2017/2018 Subject title: Materials Technologies and Manufacturing Processes Lecturer: Prof. Giuseppe Casalino, PhD Ing. Fulvio Lavecchia Academic year SSD (scientific area) ING-IND/16 CFU (Credits) 6+6 Programme year Academic period II II semester TEACHING ORGANIZATION: Lectures /seminars Credits 4 hours Hours 32

6 Practical activities Credits 2 Hours Hours 12 Other activities Credits 1Hours 16 Objectives The course studies the characteristics and properties of most common materials in relation to their structure and behaviour and the selection criteria and the fields of application of the main. The focus will be on the metallic and composite materials and their mechanical properties. The processes of heat treatment and thermo-mechanical on metals will be mentioned. Methods and techniques of material properties measurements as well as destructive and non-destructive controls are described. The course aims to study the basic steps of the mechanical manufacturing. The manufacturing techniques of stock part (processes for casting, forging, welding, etc.) and machining will be studied. Performance and applications of the transformation processes of raw materials and the manufacturing process of production machines parts will be studied. Expected learning results The course has the aim to illustrate the main characteristics of the materials, the measure of their mechanical and technological properties, and the suitable thermal treatments which meet the material workability and the functional requirements of the part. The student will learn the principles, performance and applications of the transformation processes of raw materials into semi-finished and finished products. He will reach knowledge on manufacture processes of machine parts, learning the basic knowledge needed to select, manage and control machines, production and product life cycle. They will be acquired theoretical and practical knowledge aimed at job opportunities in manufacturing facilities. Textbooks Mode of delivery of teaching (traditional, at a distance, e-learning..) Examination method Slides and handouts by Professors - Callister William D., Jr. SCIENZA E INGEGNERIA DEI MATERIALI UNA INTRODUZIONE, 3 Ed. 2012, EDISES Napoli. - William F. Smith, Javad Hashemi SCIENZA E TECNOLOGIA DEI MATERIALI 4 ed 2012 McGraw-Hill - M. Santochi, F. Giusti: Tecnologia Meccanica e Studi di Fabbricazione, Casa Editrice Ambrosiana, Milano. - S. Kalpakjian: Manufacturing Engineering and Technology, Addison-Wesley Publishing Company. - A. Bugini, C. Giardini, R. Pacagnella, G. Restelli: Tecnologia Meccanica Vol. I e II ed esercizi, Utet Libreria. traditional 1 st mudule: The exam consists through a written test consisting of 30 multiple choice questions. There are two tests for exemption that allow to

7 replace the final exam. The tests for exemption are carried out with 20 multiple choice and short-answer questions. 2 nd module: The exam is done through a written test consisting of 30 multiple choice questions, 3 openended questions, and 1 or 2 exercises, on the topics of the lectures and other educational activities. 1 st Module: TEACHING PROGRAMME (SUMMARY): 1. Introduction to Metallic Materials (1.5 ECTS CREDITS) Importance of materials for design and selection of manufacturing technologies. The metallic materials: types of bonding, stacking of atoms, types of lattices, ideals lattices; Melting and solidification: Point defects, dislocations, movement of dislocations, grain boundaries. Alloys: substitutional and interstitial solid solutions. Diffusion in metals. The metallographic investigation 2. Properties of Materials and their Measurement (1.5 ECTS CREDITS) Properties of Materials: elastic and plastic deformations of single and polycrystalline crystal as a function of test temperature and strain rate. Annealing and strengthening mechanisms. Measurement of mechanical properties: tensile and compression tests, hardness and microhardness tests. Impact tests. 3. Binary phase diagrams and Phase Transformations (1.5 ECTS CREDITS) Binary phase diagrams. The iron-carbon system. Aluminum systems. Changes in the microstructure and properties in iron-carbon alloys. 4. Heat treatment of metals and engineering materials classification (1.5 ECTS CREDITS) Heat treatment of steel: Annealing Processes. Heat treatment of steels (annealing, quenching and hardenability measurement, tempering, carburizing and nitriding thermo-chemical treatments). Classification of engineering materials: ferrous alloys (Quenched and tempered steels. Carburizing and nitriding steels. Overview of tool steels, stainless steels and cast irons). Outline of non-ferrous alloys, polymers, and composites. 2 nd Module:TEACHING PROGRAMME (SUMMARY): 1. Machining (2.5 ECTS Credits) Fundamentals of metal cutting Main machining operations and related machine tools. Machining cycle; manufacturing process design by optimization of cutting parameters. 2. Casting Technologies (1.25 ECTS Credits) Study of cooling, extraction, residual stresses, design criteria and sizing of castings. Casting techniques in the form transient and permanent Casting cycle 3. Welding (1 ECTS Credits) Thermal cycles, design of process parameters. Welding technologies 4. Metal Forming processes (1.25 ECTS Credits) Mechanics of hot and cold plasticity Bulk Metal Forming processes: Sheet Metal Forming processes: