Discipline meccaniche e Tecnologia. Meccanica, meccatronica ed energia

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1 Anno Scolastico: 2014/2015 Dipartimento: Discipline meccaniche e Tecnologia Disciplina: Tecnologie meccaniche di processo e di prodotto Indirizzo: Meccanica, meccatronica ed energia Articolazione: Meccanica e meccatronica 1 biennio / 2 biennio / 5 anno 2 biennio Docente: Proff. Di Cara - Manni Classe: 3^ AMM Note: Insieme al conseguimento delle competenze specifiche, la disciplina contribuisce al raggiungimento anche delle seguenti competenze chiave europee: - Comunicare nella madrelingua - Competenza digitale Altre competenze di indirizzo che la disciplina contribuisce a far conseguire agli allievi sono: - Gestire ed innovare processi correlati a funzioni aziendali - Identificare ed applicare le metodologie e le tecniche della gestione per progetti Alcune abilità (prove elettriche, su fluidi ) sono conseguite in discipline concorrenti (Sistemi, Macchine) Pagina 1 di 9

2 COMPETENZA DI INDIRIZZO n. 1 Individuare le proprietà dei materiali in relazione all impiego, ai processi produttivi e ai trattamenti ABILITA CONOSCENZE ARGOMENTI (UdA n 2) Valutare le proprietà meccaniche e tecnologiche dei materiali in funzione delle loro caratteristiche chimiche. Analizzare i processi produttivi dei materiali di uso industriale. Utilizzare la designazione dei materiali in base alla normativa di riferimento. Valutare l impiego dei materiali e le relative problematiche nei processi e nei prodotti in relazione alle loro proprietà. Microstruttura dei metalli, proprietà chimiche, tecnologiche, meccaniche, termiche ed elettriche. Processi per l ottenimento dei principali metalli ferrosi e non ferrosi. Processi di solidificazione e di deformazione plastica. Materiali ceramici, vetri e refrattari, polimerici, compositi e nuovi materiali. Processi di giunzione dei materiali. Materiali e leghe, ferrose e non ferrose. Designazione degli acciai, delle ghise e dei materiali non ferrosi. MICROSTRUTTURA DEI METALLI, PROPRIETÀ CHIMICHE, TECNOLOGICHE, MECCANICHE, TERMICHE ED ELETTRICHE - COSTITUZIONE DELLA MATERIA La materia: Molecole, Atomi, Ioni. Gli Elementi: metalli, non metalli e loro caratteristiche. Leghe metalliche: caratteristiche. Il legame metallico (nube elettronica). - PROCESSI DI SOLIDIFICAZIONE E DI DEFORMAZIONE PLASTICA Stati fisici della materia: stato gassoso, stato liquido, stato solido. Stato solido metallico: i reticoli cristallini C.C.C., C.F.C., E.C. Dimensioni dei reticoli e costante reticolare Trasformazioni allo stato solido: allotropia. Genesi dei cristalli - Strutture dendritiche La segregazione. I contorni dei grani: giunti Frattura transcristallina ed intercristallina. Imperfezioni del reticolo: vacanze, dislocazioni, atomi estranei e loro influenza. Deformazioni del reticolo: isotropia ed anisotropia. PROPRIETÀ FISICHE, CHIMICHE, TECNOLOGICHE E MECCANICHE DEI MATERIALI - PROPRIETÀ FISICHE, TERMICHE ED ELETTRICHE Massa volumica, Capacità termica massica, Dilatazione termica, Conducibilità termica, Conducibilità elettrica: definizioni, espressioni matematiche, unità di misura, interesse pratico. - PROPRIETÀ CHIMICHE Aspetto utile (decapaggio) ed aspetto dannoso (corrosione). - PROPRIETÀ BIOLOGICHE Materiali e loro contenuto energetico - Caratteristiche biologiche dei materiali. - PROPRIETÀ TECNOLOGICHE Plasticità, Fusibilità, Saldabilità, Truciolabilità, Temprabilità. - PROPRIETÀ MECCANICHE Tipi di sollecitazione: statiche, dinamiche - Deformazioni elastiche e permanenti. Prove di trazione, durezza, resilienza: importanza, condotta della Pagina 2 di 9

3 prova. Esercitazione: Prova di durezza Vickers Unità di Apprendimento n 2: C è durezza e durezza Determinazione della durezza Vickers di vari materiali, confronto tra i valori ottenuti e con quelli della durezza Brinell eseguita l anno precedente. PROCESSI PER L OTTENIMENTO DEI PRINCIPALI METALLI FERROSI E NON FERROSI - MATERIALI METALLICI FERROSI Il Ferro. caratteristiche e stati allotropici. Il Carbonio: caratteristiche ed influenza sulle proprietà dei materiali ferrosi. 1) PRODUZIONE DELLA GHISA L Altoforno. Le cariche: i minerali del ferro, il combustibile (coke), il fondente. Schema dell altoforno e principali reazioni. I prodotti dell altoforno: le loppe, i fumi, la ghisa greggia d altoforno - I ricuperatori Cowper. Cenno sulle ghise speciali: le ghise sferoidali. Caratteristiche ed impieghi delle ghise. Designazione UNI delle ghise grigie per getti e delle ghise sferoidali. 2) FABBRICAZIONE DEGLI ACCIAI I Convertitori. Fasi dell elaborazione di un acciaio - Cenno sui metodi Bessemer e Thomas. Procedimento L. D. - Metodo al forno elettrico Heroult. La colata dell acciaio: in lingottiera, colata continua - Acciaio effervescente, acciaio calmato. Degassaggio dell acciaio: metodo R.H. Cenno sugli acciai speciali: principali elementi di lega e loro influenza. Caratteristiche ed impieghi degli acciai. Classificazione degli acciai. Designazione degli acciai secondo UNI EN MATERIALI METALLICI NON FERROSI Rame e sue leghe Processo a secco. Caratteristiche ed impieghi. Le leghe del rame: bronzi ed ottoni (generalità, influenza di stagno e zinco, designazione). Bronzi speciali: cuprallumini, cupronichel, alpacche, monel. Alluminio e sue leghe Produzione dell alluminio per elettrolisi. Caratteristiche ed impieghi. Le leghe leggere (generalità, classificazione, designazione) Motivi dell impiego. Leghe da fonderia e leghe per deformazione plastica. Avional, Duralluminio, Ergal. Leghe ultraleggere: Electron. Zinco e sue leghe: lega Zama. Pagina 3 di 9

4 - MATERIALI NON METALLICI Materie plastiche. Strutture macromolecolari - Classificazione: resine termoindurenti e resine termoplastiche. Caratteristiche ed impieghi delle materie plastiche - Lavorazioni delle materie plastiche. - MATERIALI COMPOSITI Matrice, rinforzo. Vantaggi, impieghi. COMPETENZA DI INDIRIZZO n. 2 Misurare, elaborare e valutare grandezze e caratteristiche tecniche con opportuna strumentazione ABILITA CONOSCENZE ARGOMENTI (UdA n 1) Padroneggiare, nei contesti operativi, strumenti e metodi di misura tipici del settore. Adottare procedure normalizzate nazionali ed internazionali. Eseguire prove e misurazioni in laboratorio. Elaborare i risultati delle misure, presentarli e stendere relazioni tecniche. Unità di misura nei diversi sistemi normativi nazionali e internazionali. Principi di funzionamento della strumentazione di misura e di prova. Teoria degli errori di misura, il calcolo delle incertezze. Protocolli UNI, ISO e ISO-EN. Prove meccaniche, tecnologiche. Misure geometriche PROTOCOLLI UNI, ISO, ISO-EN - NORMALIZZAZIONE Importanza delle Norme Unificazione. - I NUMERI NORMALI Progressione geometrica e ragione geometrica La serie di Renard Serie fondamentali di numeri normali (UNI 2016). UNITÀ DI MISURA NEI DIVERSI SISTEMI NORMATIVI NAZIONALI E INTERNAZIONALI - METROLOGIA Definizioni fondamentali secondo UNI Grandezze e loro misura Grandezze omogenee Incertezza di misura e fascia di valore. - SISTEMA INTERNAZIONALE DI MISURA S.I. Grandezze fondamentali, grandezze supplementari, grandezze derivate - Unità di misura nel Sistema SI Norme di scrittura. - SISTEMA DI TOLLERANZE ISO Intercambiabilità - La Tolleranza: definizione, errori dimensionali e geometrici. Definizioni fondamentali nelle tolleranze dimensionali: albero, foro, gioco, interferenza, scostamento, accoppiamento - Qualità di lavorazione - Posizione della tolleranza - Sistema albero base e sistema foro base. PRINCIPI DI FUNZIONAMENTO DELLA STRUMENTAZIONE DI MISURA E DI PROVA Caratteristiche di uno strumento: portata, sensibilità, precisione, Pagina 4 di 9

5 prontezza, fedeltà, stabilità, approssimazione - Misura di una grandezza - Tipi di misurazione Arrotondamento, grado di approssimazione, cifre significative. - ATTREZZATURE COMPLEMENTARI E CAMPIONI MATERIALI Piani di riscontro: funzione e tipi. Blocchetti piano-paralleli: caratteristiche, classi di precisione, impiego. Dischi per il controllo interferometrico: principio di funzionamento. - STRUMENTI COMPARATORI FISSI Calibri fissi: calibro passa-non passa - STRUMENTI DI MISURA Calibri a corsoio: il nonio e sua lettura. Approssimazione. Micrometro: sue parti, approssimazione, uso. TEORIA DEGLI ERRORI DI MISURA, IL CALCOLO DELLE INCERTEZZE Errori accidentali ed errori sistematici. Cause d'errore (operatore, ambiente, strumento). Errori di misura: assoluto, assoluto medio, relativo, percentuale. Misura media - Scarto rispetto alla media. Semidispersione, Scarto medio, Scarto quadratico medio, Scarto tipo di ripetibilità Campo di attendibilità delle misure - Curva di Gauss. Controllo delle apparecchiature di misura: la taratura. Taratura del calibro a corsoio; taratura del calibro a tampone; Taratura del micrometro per esterni mediante blocchetti piano paralleli, dischi ottici e comparatore; Misurazioni di un pezzo meccanico con micrometro per esterni e individuazione del campo di attendibilità delle misure; Unità di Apprendimento n 1: Controllo degli elementi interni (foro e cava) di ingranaggi prodotti in serie e taratura degli strumenti utilizzati. Pagina 5 di 9

6 COMPETENZA DI INDIRIZZO n. 3 Organizzare il processo produttivo contribuendo a definire le modalità di realizzazione, di controllo e collaudo del prodotto ABILITA CONOSCENZE ARGOMENTI (UdA n 3) Individuare le metodologie e i parametri caratteristici del processo fusorio in funzione del materiale impiegato. Determinare le caratteristiche delle lavorazioni per deformazione plastica. Definire il funzionamento, la costituzione e l uso delle macchine per lavorazioni a deformazione plastica. Lavorazioni per fusione e per deformazione plastica; lavorazioni eseguibili alle macchine utensili. Tecniche di taglio dei materiali e parametri tecnologici di lavorazione. I tipi di lavorazione: principali metodi, elementi che influiscono sulla scelta, confronti, relazione col disegno e con i materiali. LAVORAZIONI PER FUSIONE Materiali adatti al getto - Il processo di Fonderia. La progettazione dei getti. - FONDERIA IN TERRA Le terre da fonderia: requisiti La formatura: il modello (materiali, ritiro), cenni sulle attrezzature e le macchine. - FONDERIA IN CONCHIGLIA La forma permanente: vantaggi. Sistemi di colata: a camera calda, a camera fredda, colata centrifuga. LAVORAZIONI PER DEFORMAZIONE PLASTICA La plasticità - Lavorazione a caldo e a freddo. Determinare le caratteristiche delle lavorazioni per asportazione di truciolo. Definire il funzionamento, la costituzione e l uso delle macchine utensili anche attraverso esperienze di laboratorio. Identificare i parametri tecnologici in funzione dei parametri caratteristici della lavorazione. - LAMINAZIONE Principio di funzionamento del laminatoio Temperature di laminazione Analisi delle forze ed avanzamento per attrito Treni di laminazione Prodotti della laminazione. - TRAFILATURA Principio di funzionamento Analisi delle forze e sollecitazione di trazione. - ESTRUSIONE Estrusione diretta ed inversa: principio di funzionamento. - STAMPAGGIO Tecniche di stampaggio a caldo Ciclo di stampaggio Forze e lavoro di stampaggio Utensili per lo stampaggio: requisiti. Progettazione dei pezzi stampati Caratteristiche dei pezzi stampati: fibrosità. LAVORAZIONI DELLE LAMIERE - TAGLIO Cesoie a lame parallele ed a lama inclinata: modo di agire, angoli caratteristici - Sforzo occorrente per il taglio. Pagina 6 di 9

7 - TRANCIATURA E PUNZONATURA Produzione di dischi tranciati e produzione di lamiere forate - Punzone, matrice e gioco - Corsa attiva del punzone - Sforzo richiesto per la recisione. - PIEGATURA Sforzo di piegatura - Sollecitazioni nel materiale durante la piegatura - Piegatura semplice e multipla Raggio interno di piegatura. LAVORAZIONI PER ASPORTAZIONE DI TRUCIOLO - LA FORMAZIONE DEL TRUCIOLO Teoria dell asportazione di truciolo: sovrametallo, moto di taglio e moto di alimentazione, utensile elementare e suoi angoli caratteristici. Parametri di taglio: profondità di passata, avanzamento, velocità di taglio e loro scelta. - IL TORNIO Parti del tornio: bancale, testa motrice, controtesta, carrello. Il montaggio dei pezzi (a sbalzo, tra punta e contropunta). Esercitazioni: Operazioni elementari di tornitura cilindrica e piana. PROCESSI DI GIUNZIONE DEI MATERIALI Unioni fisse ed amovibili. Chiodature. Saldature: tipi e classificazione. - SALDATURA A GAS Impianto (acetilene, ossigeno, cannello) - La fiamma ossiacetilenica. Metodi di saldatura - Caratteristiche della saldatura ossiacetilenica. Esercitazione: Prove di saldatura ossiacetilenica. - SALDATURA AD ARCO Principio di funzionamento. Impianto (macchine, elettrodi). Esercitazione: Prove di saldatura all arco elettrico. - SALDATURA ELETTRICA A FILO CONTINUO Saldatura ad arco a filo continuo fusibile con protezione di gas MIG e MAG. Saldatura ad arco a filo continuo infusibile con protezione di gas TIG. Pagina 7 di 9

8 - SALDATURA ELETTRICA A RESISTENZA Saldatura a punti e a rulli - SALDOBRASATURA E BRASATURA Caratteristiche, impieghi. COMPETENZA DI INDIRIZZO n. 10b Gestire progetti secondo le procedure e gli standard previsti dai sistemi aziendali della qualità e della sicurezza- Operare nel rispetto delle normative inerenti la qualità e la sicurezza del lavoro e degli ambienti. ABILITA CONOSCENZE ARGOMENTI (UdA n 4) Applicare le disposizioni legislative e normative, nazionali e comunitarie, nel campo della sicurezza e salute, prevenzione di infortuni e incendi. Valutare ed analizzare i rischi negli ambienti di lavoro. Valutare e analizzare l impatto ambientale delle emissioni. Valutare e analizzare l impatto ambientale derivante dall utilizzo e dalla trasformazione dell energia. Leggi e normative nazionali e comunitarie su sicurezza, salute e prevenzione infortuni e malattie sul lavoro. Sistemi e mezzi per la prevenzione dagli infortuni negli ambienti di lavoro di interesse. Tecniche di valutazione d impatto ambientale. Effetti delle emissioni idriche, gassose, termiche, acustiche ed elettromagnetiche ai fini della sicurezza e della minimizzazione dell impatto ambientale. LEGGI E NORMATIVE NAZIONALI E COMUNITARIE SU SICUREZZA, SALUTE E PREVENZIONE INFORTUNI E MALATTIE SUL LAVORO D. Lgs. N 81 del 9 aprile 2008 (Testo unico sulla Salute e Sicurezza sul Lavoro). Definizioni - Infortunio e malattia professionale - Enti. SISTEMI E MEZZI PER LA PREVENZIONE DAGLI INFORTUNI NEGLI AMBIENTI DI LAVORO Luoghi di lavoro. Principali cause di infortunio: cause immediate e cause prime oggettive e soggettive - Forme di inabilità al lavoro: permanente assoluta, permanente parziale, temporanea assoluta. Ricerca ed eliminazione delle cause oggettive e soggettive. Obblighi dei datori di lavoro e doveri dei lavoratori. Norme generali relative la persona e le macchine. Fattori nocivi di rischio Principali malattie professionali. Principali dispositivi di protezione individuali (DPI) e collettiva Segnaletica di salute e sicurezza sul lavoro. Procedure di sicurezza nelle operazioni di saldatura, nelle lavorazioni per asportazione di truciolo, nelle lavorazioni delle lamiere. TECNICHE DI VALUTAZIONE D IMPATTO AMBIENTALE Principi generali - Procedure di VIA, di VAS e per l autorizzazione integrata ambientale (AIA). EFFETTI DELLE EMISSIONI IDRICHE, GASSOSE, TERMICHE, ACUSTICHE ED ELETTROMAGNETICHE Pagina 8 di 9

9 AI FINI DELLA SICUREZZA E DELLA MINIMIZZAZIONE DELL IMPATTO AMBIENTALE Emissioni idriche, gassose, termiche, acustiche ed elettromagnetiche. Conegliano, 10/06/2015 Prof. Di Cara Nicola Pagina 9 di 9