Modulo n.3 - I materiali nelle lavorazioni metalliche

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1 oduo n. - I maeriai nee avorazioni meaiche PROPRIETÀ ISIHE, EANIHE, TENOOGIHE (Diiazione vericae) OBIETTIVI: A) onocenza dee proprieà dei maeriai finaizzaa a oro uiizzo; B) apacià di eeguire cacoi ue principai proprieà fiiche. Proprieà fiiche (def.) maa voumica (def. + formua) unià di miura capacià ermica maica (def. + formua) unià di miura emperaura di fuione (def.) unià di miura caore aene di fuione (def. + formua) unià di miura diaazione ermica ineare (decr.) corpo monodimenionae (def.) coefficiene di diaazione ermica ineare (def. +formua) unià di miura Proprieà meccaniche (def.) caificazione forze eerne (decr.) varie forze (def.) reienza (def.) reienza meccanica (def.) reiienza (def.) durezza (def.) reienza a faica (def.) reienza a uura (def.) caificazione oeciazioni aiche (decr.) Proprieà ecnoogiche (def.) maeabiià (def.) duiià o rafiabiià (def.) imbuibiià (def.) piegabiià (def.) erudibiià (def.) fuibiià (def.) adabiià (def.) rucioabiià (def.) emprabiià (def.)

2 PROPRIETÀ ISIHE, EANIHE, TENOOGIHE - SHEDA DI EZIONE PROPRIETÀ ISIHE: riguardano e caraeriiche dei maeriai in reazione ai fenomeni fiici, ra cui caore, gravià, eericià. ASSA VOUIA: è a maa conenua in un voume uniario. maa de corpo aa voumica voume de corpo Ogni maeriae ha una ua maa voumica. ρ ormue invere: V ρ maa voumica maa V voume ρ V ; V ρ APAITÀ TERIA ASSIA: è a quanià di caore necearia per eevare di un grado a emperaura dea maa uniaria di un corpo. Ogni maeriae ha un uo caore pecifico. quanià di caore capacià erm. ma. ( ) maa de corpo emperaura finae emperaura iniziae ormue invere: ; ( ) ( ) TEPERATURA DI USIONE: è a emperaura aa quae un maeriae comincia a fondere. E caraeriica di ogni maeriae. ( ) ; ( ) ( ) AORE ATENTE DI USIONE: è a quanià di caore necearia per far fondere a maa uniaria di maeriae che già i rova aa emperaura di fuione. q ; q ( ) ATERIAE AORE ATENTE ferro q 0000 / oro q / auminio q / ( ETAI PURI f ( ) EGHE ATERIAE ASSA VOUIA ferro ρ 7,86 / oro ρ 9,0 / auminio ρ,70 / acqua ρ / ATERIAE ferro 465 / oro 0 / auminio 900 / Acqua 486 / PAITÀ TERIA ASSIA ATERIAE TEP. USIONE ferro 55 oro 06 acciaio 400 f f oido oido + iquid o iquid 0 oido oido + iquido iquido 0 empo 0 empo DURANTE A SOINISTRAZIONE DE AORE ATENTE, A TEPERATURA NON AUENTA (i maniene coane) PER I ETAI PURI ENTRE AUENTA DI POO PER E EGHE.

3 DIATAZIONE TERIA INEARE: è i fenomeno fiico per cui un corpo monodimenionae (fio, barrea ) e ricadao i aunga e e raffreddao i accorcia. ORPO ONODIENSIONAE: è un corpo in cui una miura è moo più grande dee are due. OEIIENTE DI DIATAZIONE TERIA INEARE: è aungameno che ubice una barrea di unghezza uniaria quando a ua emperaura aumena di. Ogni maeriae ha un uo coefficiene di diaazione ermica ineare. α f + > aungameno o accorciameno mm α coeff.diaazione ermica ineare unghezza iniziae mm emperaura finae emperaura iniziae mm mm f + ormue invere: α ; m ; α α ATERIAE acciaio oro auminio PROPRIETÀ EANIHE: riguardano a reienza dei maeriai a azione di forze. OE. DIATAZIONE TERIA INEARE α 0,0000/ α 0,00004 / α 0,00004 / RESISTENZA: capacià che hanno i maeriai di reiere ae forze. SOEITAZIONI: forze che nacono ne maeriae in eguio a appicazione dee forze. ORZE SOEITAZIONI: RESISTENZE aiche appicae con graduaià meccanica e coninuià dinamiche appicae in empi brevi reiienza concenrae appicae in zone riree durezza periodiche appicae in modo ripeiivo a faica d ario appicae u conai mobii a uura SOEITAZIONI razione comprerione feione agio orione DEORAZIONI e forze appicae endono ad aungare i corpo. e forze appicae endono ad accorciare i corpo. e forze appicae endono a feere i corpo. e forze appicae endono a far correre una ezione de corpo ripeo a ara. e forze appicae endono a far ruoare una ezione ripeo a ara de corpo. TRAZIONE S e forze appicae ungo ae de corpo endono ad aungare i corpo e due ue ezioni S ed S i aonanano. S OPRESSIONE S e forze appicae ungo ae de corpo endono ad accorciare i corpo e due ue ezioni S ed S i avvicinano. S

4 ESSIONE S ae neuro 4 e forze appicae perpendicoarmene a ae de corpo endono a piegare i corpo e ogni ua ezione S ruoa aorno a ae neuro manenendoi piana. S TAGIO e forze appicae perpendicoarmene a ae de corpo endono a agiare i corpo e due ue ezioni S ed S raano una ripeo a ara. TORSIONE ae e forze appicae paraeamene ae ezioni de corpo endono a fare ruoare ue e ezioni de corpo S, S,ecc. aorno a uo ae. S S PROPRIETÀ TENOOGIHE: riguardano aiudine dei maeriai a ubire diveri ipi di avorazioni meccaniche: AEABIITÀ: aiudine di un maeriae ad eere raformao, a cado o a freddo, in amine; DUTTIITÀ o TRAIABIITÀ: aiudine di un maeriae ad eere raformao in fii; IBUTIBIITÀ: aiudine dee amiere ad eere formae a freddo per oenere corpi cavi; PIEGABIITÀ: aiudine di un maeriae a ubire piegaure enza romperi o crepoari; ESTRUDIBIITÀ: aiudine di un maeriae ad aumere una cera forma quando viene pino aravero un foro agomao USIBIITÀ: aiudine di un maeriae ad aumere una cera forma mediane fuione: SADABIITÀ: aiudine di un maeriae ad uniri con un aro pezzo di uguae o divero maeriae mediane fuione; TRUIOABIITÀ: aiudine di un maeriae a ubire avorazioni mediane aporazione di rucioi; TEPRABIITÀ: aiudine dee eghe meaiche a ubire raformazioni dea ruura criaina mediane raameni ermici di ricadameno e repenino raffreddameno.

5 ρ V aa voumica ρ V V ( ) ρ apacià ermica maica ( ) ( ) ( ) ( ) Diaazione ermica α α mm α ( ) ( m) ( ) ( ) q α aore aene di fuione 5 R I E P I O G O O R U E SERVE PER AOARE: a maa voumica (ρ) de maeriae di cui è fao un corpo, quando ono noi a ua maa () e i uo voume (V) Di ogni maeriae è noo i vaore dea maa voumica a maa () di un corpo quando ono noi i maeriae de corpo (ρ) e i uo voume (V) i voume (V) di un corpo quando ono noi a ua maa () e i maeriae de corpo (ρ) SERVE PER AOARE: a capacià ermica maica ( ) de maeriae di cui è fao i corpo quando ono noi i caore () che è ao neceario per innazare a emperaura da a di un corpo di maa () Di ogni maeriae è noo i vaore de caore pecifico a quanià di caore () da fornire ad un corpo fao con un maeriae avene capacià ermica maica ( ) e di maa () per fare aumenare a ua emperaura da a a maa () di un corpo quando ono noi i maeriae di cui è fao ( ) e a quanià di caore () che è aa fornia per fare aumenare a ua emperaura da a aumeno di emperaura ( - ) di un corpo di maa () e di maeriae avene caore pecifico ( ) quando gi viene fornia a quanià di caore () SERVE PER AOARE: i coefficiene di diaazione ermica ineare (α) quando ono noi a unghezza iniziae de corpo () e aungameno che ubice ( ) per un aumeno di emperaura pari a ( - ) Di ogni meao è noo i vaore di α aungameno ( ) di una barra di maeriae noo (α) di unghezza iniziae () quando a ua emperaura aumena di ( - ) a unghezza () di una barra quando ono noi i maeriae (α) e aungameno ( ) che ha ubio quando a ua emperaura è aumenaa di ( - ) aumeno di emperaura ( - ) che ha ubio un corpo di unghezza () e di maeriae noo (α) che i è aungao di ( ) SERVE PER AOARE: i caore aene di fuione (q ) quando ono noi i caore fornio ( ) ad un corpo di maa () per faro fondere quando già i rova aa emperaura di fuione Di ogni meao è noo i vaore de caore aene di fuione q i caore da fornire ( ) ad un corpo di maa () di maeriae noo (q )per faro fondere quando già i rova aa emperaura di fuione

6 ESERIZI SVOTI SUE PROPRIETÀ ISIHE () acoare a maa voumica di un ciindro di diamero 0 cm, aezza 50 mm e maa cm 50 mm,5 d A 7,065 b π,4 ( ) 4 4 V A h 7,065,5 7,665 b ρ 0,566 V 0 7,665 () acoare a maa e i peo di un cubo di ao 55 cm di un maeriae avene maa voumica di 7,86 / 55 cm 5,5 e V 5,5 4478,875 ρ V 7, , ,5575 P g 5647,5575 9,8 m 44966,59 N () Un cubo di un maeriae di ao 5 cm, ha una maa 0 ; di quae maeriae è fao i cubo?? V ( 5 cm) 75 cm,75 0 ρ V,75 8,88 I maeriae è OTTONE. (4) acoare a quanià di caore affinché un bocco di oro ( 0 / ) di maa voumica 9,0 / e di voume 0,05 m, aumeni a ua emperaura paando da 0 a 0. Au 0,5 m 50 ρ V 9, m (0 0 ) ,5 k (5) Ad un cubo di oro di maa, viene fornia una quanià di caore di Di quano aumena a ua emperaura? ua è i uo peo? Au ( ) ,9 0 P g 9,8 m 9,6 N (6) acoare a quanià di caore affinché un bocco di agno ( 6 / ) di maa 8 aumeni a ua emperaura paando da 0 a 80. Sn 6 8 (80 0 ) 5440

7 7 (7) acoare aungameno e a unghezza finae di una barra di unghezza iniziae 55 cm, che paa da una emperaura iniziae di -5 ad una emperaura finae di 5, dao i coefficiene di diaazione ermica ineare de maeriae di cui è faa a barra di 0,00007 /. -5 [ ] 55 cm 550 mm α 0, mm 5 ( 5 ) 0, ,054 mm f mm +,054 mm 55,054 mm (8) acoare aungameno e a unghezza finae di una barra di unghezza iniziae 00 mm, che paa da una emperaura iniziae di 0 ad una emperaura finae di 90, dao i coefficiene di diaazione ermica ineare de maeriae di cui è faa a barra di 0,0000/. α 0, mm (90 0 ) 0,084 mm f + 00 mm + 0,084 mm 00,084 mm (9) Un fio di acciaio oopoo ad un aumeno di emperaura di 0 i aunga di,7 mm. acoare a unghezza iniziae de fio. α ( ) (0) Un corpo di ferro pea 00 N. uano vae i uo voume? P 00 N P 00 N m 0,9 g 9,8 e,7 mm 9,66 mm,966 m 0, V 0, 9, 96 ρ 7,86 () Un cubo di ferro di ao 5 cm i rova aa emperaura di 800. acoare a quanià di caore necearia per faro fondere. 800 f 55 e 565 γ 7,86 V ( 5 cm) 75 cm,75 ρ V 7, 86, 75 6, 575 uanià di caore per poraro aa emperaura di fuione: f 465 6, 575 ( ) , uanià di caore per faro fondere quando già i rova aa emperaura di fuione: q , uanià di caore oae: , , f + f +? 0 acciaio 90 5