I materiali. I materiali. Introduzione al corso. Tecnologia di produzione I materiali La misura della durezza. Le prove meccaniche distruttive

Transcript

1 I materiai I materiai Introduzione a corso Tecnoogia di produzione I materiai La misura dea durezza Prove non distruttive La meccanica dei materiai 2 26 Poitecnico di Torino 1

2 Obiettivi dea ezione Conoscere a procedura da eseguirsi per effettuare una prova di trazione Imparare a eggere a caratteristica meccanica di un materiae Imparare a ricavare a curva caratteristica attraverso eaborazione dei risutati dea prova di trazione Conoscere per sommi capi e principai prove aternative di caratterizzazione di un materiae 3 Bibiografia per a ezione istemi di Produzione A. Via, G. Murari, D. Antonei C.L.U.T. Editrice, 24 capitoo 2 (paragrafo 3) Tecnoogia Meccanica e tudi di abbricazione antochi, Giusti Casa Editrice Ambrosiana, 2 capitoo 5 (paragrafo 1) 4 26 Poitecnico di Torino 2

3 La prova di trazione Proprietà meccaniche e trazione Anaisi dea prova La condizione di instabiità Esempio appicativo Atre prove distruttive 6 26 Poitecnico di Torino 3

4 La prova di trazione (UNI 12) copo risaire ae caratteristiche meccaniche dei materiai 7 La prova di trazione (UNI 12) copo risaire ae caratteristiche meccaniche dei materiai Modaità provini ciindrici o di sezione rettangoare, di dimensioni trasversai trascurabii rispetto a unghezza, vengono sottoposti ad un carico assiae di trazione 8 26 Poitecnico di Torino 4

5 La prova di trazione (UNI 12) L 9 La prova di trazione (UNI 12) u L u 1 26 Poitecnico di Torino 5

6 I grafico tensione-deformazione σ n e 11 I grafico tensione-deformazione Materiai ragii Poitecnico di Torino 6

7 I grafico tensione-deformazione Materiai Duttii 13 I grafico tensione-deformazione Materiai tenaci Poitecnico di Torino 7

8 I grafico tensione-deformazione R e Carico di snervamento 15 I grafico tensione-deformazione R e Deformazione eastica Poitecnico di Torino 8

9 I grafico tensione-deformazione R e Deformazione pastica 17 I grafico tensione-deformazione R m R e Carico di rottura Poitecnico di Torino 9

10 I grafico tensione-deformazione Aungamento a rottura A 19 La strizione Zona di contrazione che assorbe e deformazioni su provino Zona di strizione 2 26 Poitecnico di Torino 1

11 La prova di trazione Proprietà meccaniche e trazione Anaisi dea prova La condizione di instabiità Esempio appicativo Atre prove distruttive Poitecnico di Torino 11

12 Caratteristiche ricavabii daa prova Carico unitario di rottura R m R m m 23 Caratteristiche ricavabii daa prova Carico unitario di rottura R m R m m Carico di rottura a trazione m Poitecnico di Torino 12

13 Caratteristiche ricavabii daa prova Carico unitario di rottura R m R m m Carico unitario di snervamento R e R e e 25 Caratteristiche ricavabii daa prova Carico unitario di rottura R m e di snervamento R e Moduo eastico (o di Young) E E L?L Poitecnico di Torino 13

14 I grafico tensione- deformazione Moduo eastico 27 Caratteristiche ricavabii daa prova Carico unitario di rottura R m e di snervamento R e Moduo eastico (o di Young) E Tenacità energia assorbita per portare i materiae a rottura Poitecnico di Torino 14

15 La tenacità R m 29 Caratteristiche ricavabii daa prova Carico unitario di rottura R m e di snervamento R e Moduo eastico (o di Young) E Tenacità Duttiità (due definizioni) aungamento massimo massima riduzione di sezione 3 26 Poitecnico di Torino 15

16 La duttiità Aungamento percentuae massimo A Lu L L 1 Massima riduzione di sezione ammissibie Z u 1 31 Equazioni costitutive de materiae Esponenziae: σ n C ε n: coefficiente di incrudimento s e Poitecnico di Torino 16

17 Equazioni costitutive de materiae Lineare: σ Y + K ε s Y e 33 Confronto tra eggi diverse s Y Esponenziae Lineare e Poitecnico di Torino 17

18 Effetto dea temperatura Tensione nominae [MPa] Deformazione nominae [%] Poitecnico di Torino 18

19 La prova di trazione Proprietà meccaniche e trazione Anaisi dea prova La condizione di instabiità Esempio appicativo Atre prove distruttive 37 Tensioni nominai e reai Tensione nominae σ n Tensione reae σ Poitecnico di Torino 19

20 Le deformazioni Deformazione nominae e? 39 Le deformazioni Deformazione nominae e? Deformazione infinitesima de d 4 26 Poitecnico di Torino 2

21 Le deformazioni Deformazione nominae e? Deformazione naturae e de n 41 Confronto tra e due deformazioni Caso? 1 + 1? 2 deformazioni naturai 1 2 e n + n 1 n Poitecnico di Torino 21

22 Le deformazioni reai e nominai Caso? 1 + 1? 2 deformazioni naturai 1 2 e n + n deformazioni nominai e n Le deformazioni reai e nominai Caso? 2 deformazioni naturai ε n Poitecnico di Torino 22

23 Le deformazioni reai e nominai Caso? 2 deformazioni naturai ε n deformazioni nominai e La deformazione pastica Principio di conservazione de voume Poitecnico di Torino 23

24 Conversione di tensioni Passaggio da tensioni reai a tensioni nominai σ 47 Conversione di tensioni Passaggio da tensioni reai a tensioni nominai σ σn σ n Poitecnico di Torino 24

25 Conversione di tensioni Per a conservazione de voume: e Conversione di tensioni Da unione dee due equazioni: σ σ n e 1 σ 1 σ n ( + e ) 5 26 Poitecnico di Torino 25

26 Conversione di deformazioni Passaggio da deformazione naturae a nominae ε n n 1 ( + e ) e Poitecnico di Torino 26

27 La prova di trazione Proprietà meccaniche e trazione Anaisi dea prova La condizione di instabiità Esempio appicativo Atre prove distruttive 53 La condizione di instabiità Dopo inizio dea strizione a forza resistente non aumenta e spesso diminuisce a procedere dea prova Poitecnico di Torino 27

28 La condizione di instabiità Dopo inizio dea strizione a forza resistente non aumenta e spesso diminuisce a procedere dea prova Nea zona di strizione si concentrano tutte e uteriori deformazioni 55 La condizione di instabiità Dopo inizio dea strizione a forza resistente non aumenta e spesso diminuisce a procedere dea prova Nea zona di strizione si concentrano tutte e uteriori deformazioni L incrudimento de materiae non compensa più a riduzione di sezione quindi a forza resistente diminuisce Poitecnico di Torino 28

29 La condizione di instabiità i ha instabiità quando a forza ( s ) raggiunge i suo vaore massimo i annua a derivata 57 La condizione di instabiità i ha instabiità quando a forza ( s ) raggiunge i suo vaore massimo i annua a derivata max d d ε Poitecnico di Torino 29

30 La condizione di instabiità Espicitando a condizione di instabiità d de dσ de + σ d de 59 Cacoo dea condizione di instabiità Daa formua di conservazione de voume dε d d dσ dε + d σ dε 6 26 Poitecnico di Torino 3

31 Cacoo dea condizione di instabiità dσ de σ d d dσ σ de Poitecnico di Torino 31

32 La prova di trazione Proprietà meccaniche e trazione Anaisi dea prova La condizione di instabiità Esempio appicativo Atre prove distruttive 63 Dati di partenza dea prova di trazione Diametro iniziae D 8 mm Lunghezza iniziae 5 mm Diametro dea zona di strizione D str 4,8 mm Poitecnico di Torino 32

33 Risutati dea prova di trazione Aungamento [mm],2, ,6 9,8 orza [kn] Eaborazione dei dati Ipotesi di voume costante Area dea superficie de provino 4 π 2 D Poitecnico di Torino 33

34 Eaborazione dei dati Cacoo dea deformazione naturae dopo instabiità str str 67 Eaborazione dei dati Cacoo dea deformazione naturae dopo instabiità str str ε str n str n str Poitecnico di Torino 34

35 Tabea dei dati? [mm] [kn] 16 [mm 2 ] 5,3 σ n [MPa] 318 e [%], σ [MPa] 318 ε [%],,2 25 5,1 497,4 499,4,8 3 49, ,6 66 1, , , 745 3, , , 92 7, , , 13 11,3 8, , , ,9 9, , , ,2 69 Tabea dei dati? [mm] [kn] 16 [mm 2 ] 5,3 σ n [MPa] 318 e [%], σ [MPa] 318 ε [%],,2 25 5,1 497,4 499,4,8 3 49, ,6 66 1, , , 745 3, , , 92 7, , , 13 11,3 8, , , ,9 9, , , , Poitecnico di Torino 35

36 Tabea dei dati? [mm] [kn] 16 [mm 2 ] 5,3 σ n [MPa] 318 e [%], σ [MPa] 318 ε [%],,2 25 5,1 497,4 499,4,8 3 49, ,6 66 1, , , 745 3, , , 92 7, , , 13 11,3 8, , , ,9 9, , , ,2 71 Tabea dei dati? [mm] [kn] 16 [mm 2 ] 5,3 σ n [MPa] 318 e [%], σ [MPa] 318 ε [%],,2 25 5,1 497,4 499,4,8 3 49, ,6 66 1, , , 745 3, , , 92 7, , , 13 11,3 8, , , ,9 9, , , , Poitecnico di Torino 36

37 Caratteristica s - e di un acciaio C4 Tensione [MPa] Deformazione [%] 73 Caratteristica s - e di un acciaio C4 Tensione [MPa] Tensione reae Deformazione [%] Poitecnico di Torino 37

38 Caratteristica s - e di un acciaio C4 Tensione [MPa] Tensione nominae Tensione reae Deformazione [%] Poitecnico di Torino 38

39 La prova di trazione Proprietà meccaniche e trazione Anaisi dea prova La condizione di instabiità Esempio appicativo Atre prove distruttive 77 Prova di compressione Le provette di forma ciindrica sono piane e perpendicoari a asse geometrico dea provetta (UNI 558) Poitecnico di Torino 39

40 Prova di compressione d L 3 d 79 Prova di durezza vs. compressione Compressione triassiae 8 26 Poitecnico di Torino 4

41 Prova di durezza vs. compressione La prova di durezza equivae ad una prova di compressione ocaizzata iccome si ottiene una deformazione permanente de materiae, esiste una correazione tra misura di durezza e tensione di snervamento R e HB 3 R e 81 Prova di fessione Determinazione dee caratteristiche dei materiai imitatamente ae deformazioni eastiche Verifica de carico corrispondente a una determinata freccia Per materiai fragii, che non presentano deformazioni permanenti fino aa rottura, rivea i carico di rottura dea provetta Poitecnico di Torino 41

42 Prova di fessione Le provette hanno sezione quadrata, rettangoare o circoare con dimensioni trasversai costanti per tutta a unghezza (UNI 559) La forma, e dimensioni e i grado di finitura dee provette sono determinati dae specifiche di prova 83 Prova di fessione L s b Poitecnico di Torino 42

43 Esecuzione dea prova La provetta, posta su due rui iberi, è caricata con un carico posto a metà distanza dagi appoggi In aternativa si possono utiizzare due carichi uguai e simmetrici La freccia f è misurata perpendicoarmente a piano degi appoggi 85 Prova di fessione Poitecnico di Torino 43

44 Prova di fessione 87 Prova di fessione f Poitecnico di Torino 44

45 I carico di fessione W b s I carico di fessione W b s 6 2 σ f L 4W 9 26 Poitecnico di Torino 45

46 I carico di fessione W b s 6 2 σ f L 4W Carico di fessione 2 b s σ f 1,5 L 91 ommario dea ezione La prova di trazione serve a conoscere a egge costitutiva de materiae La condizione di instabiità imita intervao di vaidità dea prova Vi sono atre prove per caratterizzare i materiae ma hanno dei imiti che ne impediscono un uso universae Domande di riepiogo Poitecnico di Torino 46